(57)【要約】  本発明の高周波加熱装置は、高周波電力発生部（１２０）と、高周波電力発生部（１２０）で発生された高周波電力の位相を変化させる可変移相部（１４２ａ〜１４２ｄ）と、第１〜第４の高周波電力ユニット（１４０ａ〜１４０ｄ）と、高周波電力発生部（１２０）に周波数を設定し、かつ、可変移相部（１４２ａ〜１４２ｄ）に移相量を設定する制御部（１１０）とを備え、第１〜第４の高周波電力ユニット（１４０ａ〜１４０ｄ）における逆流電力検出部は、制御部（１１０）が高周波電力発生部（１２０）に設定した周波数に基づいて、反射電力とスルー電力を個別に検出し、制御部（１１０）は、検出された反射電力およびスルー電力の位相と振幅に基づいて、被加熱物を加熱する際の高周波電力発生部（１２０）の周波数と、各々の可変移相部（１４２ａ〜１４２ｄ）の移相量を決定する。
2011039961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、
設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部と、
前記高周波電力発生部で発生された高周波電力の位相を変化させる可変移相部と、
前記可変移相部で位相が変化された高周波電力を前記加熱室に放射する放射部、および、前記放射部から放射された高周波電力の一部であって前記加熱室から前記放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部とを各々備えた複数の高周波電力ユニットと、
前記高周波電力発生部に周波数を設定し、かつ、前記可変移相部に移相量を設定する制御部とを備え、
前記逆流電力検出部は、
前記制御部により前記高周波電力発生部に設定された周波数に基づいて、一の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出し、
前記制御部は、
前記高周波電力発生部に複数の周波数を順次設定し、設定した周波数ごとに各々の前記高周波電力ユニットの前記逆流電力検出部に前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを検出させ、検出された複数の前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とに基づいて、被加熱物を加熱する際の、前記高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数および前記可変移相部における移相量を決定し、決定した周波数および移相量を前記高周波電力発生部および前記可変移相部に設定する
高周波加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、
検出された前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを用いて、前記高周波電力発生部に設定可能な周波数ごとに、前記可変移相部における移相量の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを計算により推測し、周波数ごとに検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相と、周波数ごとに推測した前記可変移相部における移相量の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とから、前記被加熱物を加熱する際の、前記高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数および前記可変移相部における移相量の組み合わせを決定する
請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記任意の組み合わせの中から、各々の前記高周波電力ユニットの前記逆流電力検出部で検出された前記反射波および前記スルー波の合計が最小となる前記組み合わせを決定する
請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記逆流電力検出部は、直交検波部を有し、
当該直交検波部は、前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより、前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを算出するための同相検波信号および直交検波信号を検出する
請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記複数の高周波電力ユニットの各々は、  前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を増幅し、かつ当該増幅の利得が可変である高周波電力増幅部をさらに備え、
前記制御部は、さらに、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項４に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
前記高周波加熱装置は、
１つの前記高周波電力発生部と、複数の前記高周波電力ユニットとを有し、
さらに、１つの前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を分配し、分配した高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットに供給する分配部を備える
請求項５に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が前記スルー波の振幅および位相を検出する際に、
前記高周波電力発生部の周波数を前記スルー波測定用の周波数に設定し、かつ、前記スルー波の振幅に比べて、当該一の高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項６に記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記反射波の振幅および位相を検出する際に、
当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅に比べて前記スルー波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項６に記載の高周波加熱装置。
【請求項９】
前記高周波加熱装置は、
複数の前記高周波電力発生部を有し、
複数の前記高周波電力発生部は、発生した複数の高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットに供給する
請求項５に記載の高周波加熱装置。
【請求項１０】
複数の前記高周波電力発生部の１つと、前記複数の高周波電力ユニットとは、１対１に対応して設けられている
請求項９に記載の高周波加熱装置。
【請求項１１】
前記複数の高周波電力ユニットは、複数の前記高周波電力発生部に対応して設けられ、
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記スルー波の振幅および位相を検出する際に、
当該一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部と、他の一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部とに同一の周波数を設定し、かつ、前記スルー波の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項９または１０に記載の高周波加熱装置。
【請求項１２】
前記複数の高周波電力ユニットは、複数の前記高周波電力発生部に対応して設けられ、
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部に設定した周波数と、他の一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部に設定した周波数とが等しい、かつ、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記反射波の振幅および位相を検出する際に、
当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記スルー波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項９または１０に記載の高周波加熱装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行する、および、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の再決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、当該プレ・サーチ処理または当該再サーチ処理の実行時に、前記複数の高周波電力ユニットの前記放射部から放射される高周波電力が、加熱処理時に当該放射部から放射される高周波電力よりも小さい値となるように、前記複数の高周波電力ユニットの各々の前記高周波電力増幅部の増幅利得を設定する
請求項５から１２のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行する
請求項１から４のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項１５】
前記制御部は、さらに、
前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の再決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、
前記再サーチ処理で決定された新たな周波数を前記高周波電力発生部に設定し、新たな移相量を前記可変移相部に設定する
請求項１から４のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記被加熱物に対する加熱処理中に、前記複数の高周波電力ユニットの各々に前記逆流電力を検出させ、
検出させた複数の逆流電力の少なくとも１つが閾値を超えた場合に前記再サーチ処理を実行する
請求項１５に記載の高周波加熱装置。
【請求項１７】
前記可変移相部は、
前記複数の高周波電力ユニットの各々に対応して設けられた移相器である
請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項１８】
前記可変移相部は、
前記少なくとも１つの高周波電力発生部の各々に対応して設けられ、前記制御部から設定された移相量に従って対応する前記高周波電力発生部から発生される高周波電力の位相を変化させるＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路である
請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項１９】
加熱室に収納された被加熱物を複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力によって加熱する高周波加熱方法であって、
前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数を設定する設定ステップと、
設定された周波数に基づいて、一の前記高周波電力ユニットから放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力ユニットへ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の前記高周波電力ユニットから放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力ユニットへ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出する第１検出ステップと、
前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数を変更して設定する変更ステップと、
前記変更ステップで設定された周波数に基づいて、前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを検出する第２検出ステップと、
前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とに基づいて、前記被加熱物を加熱する際の、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数および位相を決定する決定ステップと、
決定された周波数および位相の高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットから放射することにより、前記被加熱物を加熱する加熱ステップとを含む
高周波加熱方法。
【請求項２０】
前記決定ステップは、
前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを用いて、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の設定可能な周波数ごとに、前記複数の高周波電力ユニットから放射された高周波電力の位相の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを、前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを用いて計算することで推測する推測ステップと、
前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相と、前記推測ステップで推測された前記反射波の振幅および位相と前記反射波の振幅および位相とから、前記被加熱物を加熱する際の、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数および位相の組み合わせを決定する組み合わせステップとを含む
請求項１９に記載の高周波加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置および高周波加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波加熱装置は、高周波電力発生部がマグネトロンという真空管で構成されているものが一般的である。【０００３】
近年、このマグネトロンに代えて、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの半導体素子を用いた高周波加熱装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。このような高周波加熱装置の場合、小型で安価な構成で、かつ、容易に周波数や位相を制御することができる。特許文献１では、複数の放射部から放射する高周波電力の周波数および位相差を、反射電力が最小となるように制御し、好ましい状態で被加熱物を加熱する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３２６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記従来の構成では、最適化したい高周波電力の周波数や位相の条件を、設定した範囲で個別に変化させ、全ての条件の組み合わせにおいて反射電力を検出しなければならない。よって、ユーザが被加熱物を加熱室内に置き使用開始ボタンを押してから最適な加熱条件が決定されるまでに時間がかかるという課題がある。【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、短時間で最適な加熱条件を決定する高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するため、本発明に係る高周波加熱装置は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部と、前記高周波電力発生部で発生された高周波電力の位相を変化させる可変移相部と、前記可変移相部で位相が変化された高周波電力を前記加熱室に放射する放射部、および、前記放射部から放射された高周波電力の一部であって前記加熱室から前記放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部とを各々備えた複数の高周波電力ユニットと、前記高周波電力発生部に周波数を設定し、かつ、前記可変移相部に移相量を設定する制御部とを備え、前記逆流電力検出部は、前記制御部により前記高周波電力発生部に設定された周波数に基づいて、一の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出し、前記制御部は、前記高周波電力発生部に複数の周波数を順次設定し、設定した周波数ごとに各々の前記高周波電力ユニットの前記逆流電力検出部に前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを検出させ、検出された複数の前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とに基づいて、被加熱物を加熱する際の、前記高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数および前記可変移相部における移相量を決定し、決定した周波数および移相量を前記高周波電力発生部および前記可変移相部に設定する。【０００８】
この構成により、各高周波電力発生部の周波数および各可変移相部の移相量の組み合わせ全てにおいて実測することなく照射効率を求めることができる。これにより、照射効率が最大となる為の各高周波電力発生部の設定周波数および各可変移相部の設定移相量を非常に短時間で決定できる。【０００９】
また、前記制御部は、検出された前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを用いて、前記高周波電力発生部に設定可能な周波数ごとに、前記可変移相部における移相量の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを計算により推測し、周波数ごとに検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相と、周波数ごとに推測した前記可変移相部における移相量の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とから、前記被加熱物を加熱する際の、前記高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数および前記可変移相部における移相量の組み合わせを決定してもよい。【００１０】
この構成により、最低限の実測値から所定の条件における照射効率を計算で求めることができる。【００１１】
また、前記制御部は、前記任意の組み合わせの中から、各々の前記高周波電力ユニットの前記逆流電力検出部で検出された前記反射波および前記スルー波の合計が最小となる前記組み合わせを決定してもよい。【００１２】
また、前記逆流電力検出部は、直交検波部を有し、当該直交検波部は、前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより、前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを算出するための同相検波信号および直交検波信号を検出してもよい。【００１３】
この構成により、各高周波電力ユニットは、互いに独立に加熱室へ高周波電力を放射できるので、反射波およびスルー波を容易に検出できる。【００１４】
また、前記複数の高周波電力ユニットの各々は、前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を増幅し、かつ当該増幅の利得が可変である高周波電力増幅部をさらに備え、前記制御部は、さらに、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定してもよい。【００１５】
この構成により、制御部における制御が単純化できる。【００１６】
また、前記高周波加熱装置は、１つの前記高周波電力発生部と、複数の前記高周波電力ユニットとを有し、さらに、１つの前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を分配し、分配した高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットに供給する分配部を備えてもよい。【００１７】
また、前記制御部は、一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が前記スルー波の振幅および位相を検出する際に、前記高周波電力発生部の周波数を前記スルー波測定用の周波数に設定し、かつ、前記スルー波の振幅に比べて、当該一の高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定してもよい。【００１８】
また、前記制御部は、一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記反射波の振幅および位相を検出する際に、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅に比べて前記スルー波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定してもよい。【００１９】
また、前記高周波加熱装置は、複数の前記高周波電力発生部を有し、複数の前記高周波電力発生部は、発生した複数の高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットに供給してもよい。【００２０】
この構成により、反射波の検出に要する時間をより一層短縮できる。また、複数の高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数のそれぞれを独立に設定可能となるので、照射効率を高めることができる。【００２１】
また、複数の前記高周波電力発生部の１つと、前記複数の高周波電力ユニットとは、１対１に対応して設けられていてもよい。【００２２】
この構成により、反射波の検出に要する時間をより一層短縮できる。また、照射効率をより一層高めることができる。【００２３】
また、前記複数の高周波電力ユニットは、複数の前記高周波電力発生部に対応して設けられ、前記制御部は、一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記スルー波の振幅および位相を検出する際に、当該一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部と、他の一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部とに同一の周波数を設定し、かつ、前記スルー波の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定してもよい。【００２４】
また、前記複数の高周波電力ユニットは、複数の前記高周波電力発生部に対応して設けられ、前記制御部は、一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部に設定した周波数と、他の一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部に設定した周波数とが等しい、かつ、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記反射波の振幅および位相を検出する際に、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記スルー波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定してもよい。【００２５】
また、前記制御部は、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行する、および、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の再決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、当該プレ・サーチ処理または当該再サーチ処理の実行時に、前記複数の高周波電力ユニットの前記放射部から放射される高周波電力が、加熱処理時に当該放射部から放射される高周波電力よりも小さい値となるように、前記複数の高周波電力ユニットの各々の前記高周波電力増幅部の増幅利得を設定してもよい。【００２６】
この構成により、高周波加熱装置、特に半導体素子を含む高周波電力増幅部の破壊を防止できる。【００２７】
また、前記制御部は、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行してもよい。【００２８】
この構成により、高周波加熱装置は、加熱前に決定した最適な加熱条件で被加熱物を加熱できる。【００２９】
また、前記制御部は、さらに、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の再決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、前記再サーチ処理で決定された新たな周波数を前記高周波電力発生部に設定し、新たな移相量を前記可変移相部に設定してもよい。【００３０】
この構成により、加熱中に、被加熱物の温度や形状が変化した場合であっても、常に最適な加熱条件の下で加熱できる。【００３１】
また、前記制御部は、前記被加熱物に対する加熱処理中に、前記複数の高周波電力ユニットの各々に前記逆流電力を検出させ、検出させた複数の逆流電力の少なくとも１つが閾値を超えた場合に前記再サーチ処理を実行してもよい。【００３２】
また、前記可変移相部は、前記複数の高周波電力ユニットの各々に対応して設けられた移相器であってもよい。【００３３】
また、前記可変移相部は、前記少なくとも１つの高周波電力発生部の各々に対応して設けられ、前記制御部から設定された移相量に従って対応する前記高周波電力発生部から発生される高周波電力の位相を変化させるＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路であってもよい。【００３４】
これにより、高周波電力よりも低い周波数において移相量を変化させることができ、制御および設計が容易になる。【００３５】
また、本発明に係る高周波加熱方法は、加熱室に収納された被加熱物を複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力によって加熱する高周波加熱方法であって、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数を設定する設定ステップと、設定された周波数に基づいて、一の前記高周波電力ユニットから放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力ユニットへ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の前記高周波電力ユニットから放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力ユニットへ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出する第１検出ステップと、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数を変更して設定する変更ステップと、前記変更ステップで設定された周波数に基づいて、前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを検出する第２検出ステップと、前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とに基づいて、前記被加熱物を加熱する際の、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数および位相を決定する決定ステップと、決定された周波数および位相の高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットから放射することにより、前記被加熱物を加熱する加熱ステップとを含む。【００３６】
また前記決定ステップは、前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを用いて、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の設定可能な周波数ごとに、前記複数の高周波電力ユニットから放射された高周波電力の位相の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを、前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを用いて計算することで推測する推測ステップと、前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相と、前記推測ステップで推測された前記反射波の振幅および位相と前記反射波の振幅および位相とから、前記被加熱物を加熱する際の、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数および位相の組み合わせを決定する組み合わせステップとを含んでもよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の高周波加熱装置及び高周波加熱方法は短時間で最適な加熱条件を決定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、実施形態１の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、高周波電力発生部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１の高周波電力ユニットの具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、高周波加熱装置の基本的な制御手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、反射電力を検出する制御手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、スルー電力を検出する制御手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、プレ・サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、各周波数における各高周波電力ユニットの反射電力および各高周波電力ユニット間におけるスルー電力の振幅および位相を示すマトリクスの一例である。
【図９】図９は、周波数と移相量の組み合わせとに対応して算出された各高周波電力ユニットの照射ロスを示す表である。
【図１０】図１０は、周波数と移相量の組み合わせとに対応して算出された高周波加熱装置全体の照射ロスを示す表である。
【図１１】図１１は、ベクトル合成を利用した移相量の組み合わせについて説明する図である。
【図１２】図１２は、再サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施形態２の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、反射電力を検出する制御手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、スルー電力を検出する制御手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、プレ・サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、再サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、実施形態３の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、反射電力を検出する制御手順を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、スルー電力を検出する制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、スルー電力を検出する制御手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、高周波加熱装置の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（実施形態１）
本発明に係る高周波加熱装置は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部と、前記高周波電力発生部で発生された高周波電力の位相を変化させる可変移相部と、前記可変移相部で位相が変化された高周波電力を前記加熱室に放射する放射部、および、前記放射部から放射された高周波電力の一部であって前記加熱室から前記放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部とを各々備えた複数の高周波電力ユニットと、前記高周波電力発生部に周波数を設定し、かつ、前記可変移相部に移相量を設定する制御部とを備え、前記逆流電力検出部は、前記制御部により前記高周波電力発生部に設定された周波数に基づいて、一の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出し、前記制御部は、前記高周波電力発生部に複数の周波数を順次設定し、設定した周波数ごとに各々の前記高周波電力ユニットの前記逆流電力検出部に前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを検出させ、検出された複数の前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とに基づいて、被加熱物を加熱する際の、前記高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数および前記可変移相部における移相量を決定し、決定した周波数および移相量を前記高周波電力発生部および前記可変移相部に設定する。
【００４０】
以下、本発明の実施形態１を、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は、本発明の実施形態１における高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【００４２】
同図に示す高周波加熱装置１００は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、制御部１１０と、高周波電力発生部１２０と、分配部１３０と、第１の高周波電力ユニット１４０ａと、第２の高周波電力ユニット１４０ｂと、第３の高周波電力ユニット１４０ｃと、第４の高周波電力ユニット１４０ｄと、放射部１５０ａ〜１５０ｄとを備えている。以降、各高周波電力ユニット（第１の高周波電力ユニット１４０ａ、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃおよび第４の高周波電力ユニット１４０ｄ）を特に区別しない場合は、高周波電力ユニット１４０と記載する。また、第１の高周波電力ユニット１４０ａ、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃおよび第４の高周波電力ユニット１４０ｄをそれぞれ、高周波電力ユニット１４０ａ、高周波電力ユニット１４０ｂ、高周波電力ユニット１４０ｃおよび高周波電力ユニット１４０ｄと記載する場合がある。なお、図１において、高周波加熱装置１００は、４つの高周波電力ユニットを有しているが、高周波電力ユニットの数はこれに限定されるものではない。
【００４３】
制御部１１０は、放射部１５０ａ〜１５０ｄから放射される複数の高周波電力の周波数、位相および出力レベルを制御する。具体的には、制御部１１０は、高周波電力発生部１２０に周波数を指示する周波数制御信号Ｃｆｒｅｑを出力し、各高周波電力ユニット１４０へ当該高周波電力ユニット１４０で生成される高周波電力の移相量を指示する移相量制御信号Ｃｐｓ１〜Ｃｐｓ４および当該高周波電力ユニット１４０における増幅利得を示す増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１〜Ｃａｍｐ４を出力する。また、各高周波電力ユニット１４０における検出結果を示す同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）から、最適加熱条件を決定する。
【００４４】
高周波電力発生部１２０は、制御部１１０により設定された周波数を有する高周波電力を発生する周波数可変の電力発生部である。具体的には、制御部１１０から入力される周波数制御信号Ｃｆｒｅｑに応じた周波数を有する高周波電力を発生する、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路である。
【００４５】
図２は、高周波電力発生部１２０の具体的な構成を示すブロック図である。
【００４６】
同図に示す高周波電力発生部１２０は、発振部１２１と、位相同期ループ１２２と、増幅部１２３とを有している。
【００４７】
発振部１２１は、位相同期ループ１２２から出力される電圧に応じた周波数を有する高周波信号を生成する、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。
【００４８】
位相同期ループ１２２は、発振部１２１から発生される高周波電力の周波数と、制御部１１０から入力された、設定周波数を示す周波数制御信号Ｃｆｒｅｑとが同一周波数となるように出力電圧を調整する。増幅部１２３は、発振部１２１で生成された高周波電力を増幅する、例えばトランジスタである。
【００４９】
このように、高周波電力発生部１２０は、制御部１１０により設定された周波数を有する高周波電力を発生する。なお、図２では、増幅部１２３は１つの電力増幅器で示されているが、高出力かつ大電力の出力電力を得るために、増幅部１２３を複数の電力増幅器で構成してもよい。この場合、複数の電力増幅器からなる増幅部１２３は、これら複数の電力増幅器を多段直列接続する、又は、並列的に接続して出力電力を合成することにより構成されてもよい。
【００５０】
高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力は、分配部１３０により４分配され、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄに入力される。
【００５１】
高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄは、それぞれ、分配部１３０を介して入力された高周波電力の位相を、制御部１１０により設定された移相量で変化させ、位相を変更した高周波電力を制御部１１０により設定された増幅利得で増幅し、対応する放射部１５０ａ〜１５０ｄを介して加熱室へ放射する。具体的には、この高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄは、制御部１１０から入力された移相量を示す移相量制御信号Ｃｐｓ１〜Ｃｐｓ４に応じて高周波電力の位相を変化させる。また、制御部１１０から入力された増幅利得を示す増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１〜Ｃａｍｐ４に応じて、位相を変化した高周波電力を増幅する。
【００５２】
また、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄは、加熱室から対応する放射部１５０ａ〜１５０ｄを介して入射した逆流電力を検出する。具体的には、放射部１５０ａ〜１５０ｄを介して入力された逆流電力の振幅および位相を検出するための信号である同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）を制御部１１０へ出力する。この高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄの詳細な構成については後述する。
【００５３】
放射部１５０ａ〜１５０ｄは、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄにそれぞれ１対１に対応して設けられ、対応する高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄで生成された高周波電力を加熱室へ放射し、加熱室から入射した逆流電力を受信する、例えばアンテナである。なお、図１において、放射部１５０ａ〜１５０ｄは、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄとは別に描かれているが、これはあくまで一例であり、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄに放射部１５０ａ〜１５０ｄが含まれていてもよい。
【００５４】
次に、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄの詳細な構成について説明する。
【００５５】
図１に示すように、第１の高周波電力ユニット１４０ａは、分配部１４１ａ、可変移相部１４２ａ、高周波電力増幅部１４３ａ、方向性結合部１４４ａおよび直交検波部１４５ａを有する。第２の高周波電力ユニット１４０ｂは、分配部１４１ｂ、可変移相部１４２ｂ、高周波電力増幅部１４３ｂ、方向性結合部１４４ｂおよび直交検波部１４５ｂを有する。第３の高周波電力ユニット１４０ｃは、分配部１４１ｃ、可変移相部１４２ｃ、高周波電力増幅部１４３ｃ、方向性結合部１４４ｃおよび直交検波部１４５ｃを有する。第４の高周波電力ユニット１４０ｄは、分配部１４１ｄ、可変移相部１４２ｄ、高周波電力増幅部１４３ｄ、方向性結合部１４４ｄおよび直交検波部１４５ｄを有する。
【００５６】
なお、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄは、それぞれ同様の構成を有する。つまり、分配部１４１ａ〜１４１ｄ、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄと、高周波電力増幅部１４３ａ〜１４３ｄと、方向性結合部１４４ａ〜１４４ｄと、直交検波部１４５ａ〜１４５ｄとはそれぞれ、同様の構成を有する。よって、以下では第１の高周波電力ユニット１４０ａについてのみ説明するが、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃおよび第４の高周波電力ユニット１４０ｄについても、第１の高周波電力ユニット１４０ａと同様の処理が行われる。また、以下では、分配部１４１ａ〜１４１ｄと、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄと、高周波電力増幅部１４３ａ〜１４３ｄと、方向性結合部１４４ａ〜１４４ｄと、直交検波部１４５ａ〜１４５ｄとをそれぞれ特に区別せず、分配部１４１、可変移相部１４２、高周波電力増幅部１４３、方向性結合部１４４および直交検波部１４５と記載する場合がある。また、放射部１５０ａ〜１５０ｄを特に区別せず、放射部１５０と記載する場合がある。また、同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）と、直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）とを、それぞれ、特に区別せず、同相検波信号Ｉおよび直交検波信号Ｑと記載する場合がある。
【００５７】
図３は、第１の高周波電力ユニット１４０ａの具体的な構成を示すブロック図である。なお、同図には、制御部１１０と、第１の高周波電力ユニット１４０ａと対応する放射部１５０ａも示されている。
【００５８】
同図に示すように、第１の高周波電力ユニット１４０ａは、分配部１４１と、可変移相部１４２と、高周波電力増幅部１４３と、方向性結合部１４４と、直交検波部１４５とを備えている。この分配部１４１、可変移相部１４２、高周波電力増幅部１４３、方向性結合部１４４および放射部１５０ａは、この順序で直列に接続されている。直交検波部１４５は、分配部１４１および方向性結合部１４４に接続されている。なお、方向性結合部１４４および直交検波部１４５は、本発明の逆流電力検出部に相当する。
【００５９】
分配部１４１は、分配部１３０を介して、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を２分配する。この分配部１４１としては、抵抗分配器、方向性結合器及びハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【００６０】
可変移相部１４２は、分配部１４１により２分配された高周波電力の位相を、制御部１１０により設定された移相量で変化させる。具体的には、この可変移相部１４２は、制御部１１０から入力される移相量を示す移相量制御信号Ｃｐｓ１に応じて、入力される高周波信号の位相を変化させる。可変移相部１４２としては、例えば、複数ビットステップ可変型移相器や、連続可変型移相器を用いることができる。
【００６１】
複数ビットステップ可変型移相器（例えば３ビットステップ可変型移相器）は、デジタル制御において用いられ、経路切換えの組み合わせで、ステップ的に数段階の移相量を制御する。移相量は、外部から入力された移相量を示す制御信号である移相量制御信号Ｃｐｓ１に基づいて決定される。
【００６２】
一方、連続可変型移相器は、アナログ電圧制御に用いられ、例えば伝送線を用いたローデッドライン型移相器と、９０°ハイブリッドカプラを用いたハイブリッド結合型移相器として知られている。いずれも、バラクタダイオードの逆バイアス電圧を変化させることにより、２つの共振回路での反射位相を変化させ、入力−出力間の挿入移相を変化させる。挿入移相の変化量は外部から入力された移相量を示す制御信号である移相量制御信号Ｃｐｓ１に基づいて決定される。
【００６３】
高周波電力増幅部１４３は、制御部１１０から入力される増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１に応じた増幅利得で、可変移相部１４２により位相を変えられた高周波電力信号を増幅する。この高周波電力増幅部１４３は、可変減衰器１５１と、高周波電力増幅器１５２とを有しており、可変減衰器１５１には、制御部１１０から増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１が入力されている。なお、図３では、高周波電力増幅器１５２は１つの電力増幅器からなるように図示されているが、高出力かつ大電力の出力電力を得るために、高周波電力増幅器１５２は複数の電力増幅器により構成されていてもよい。この場合、複数の電力増幅器からなる高周波電力増幅器１５２は、これら複数の電力増幅器を多段直列接続する、又は、並列的に接続して出力電力を合成することにより構成されてもよい。
【００６４】
可変減衰器１５１は、可変移相部１４２により位相を変化された高周波電力を、制御部１１０から入力された増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１に応じた減衰量で減衰する。この可変減衰器１５１の構成は周知であり、例えば、複数ビットステップ可変型減衰器や、連続可変型減衰器を用いることができる。
【００６５】
複数ビットステップ可変型減衰器（例えば３ビットステップ可変型減衰器）は、デジタル制御に於いて用いられ、ＦＥＴスイッチのＯＮ／ＯＦＦや経路切換えの組み合わせで、ステップ的に数段階の減衰量を制御する。減衰量は、外部から入力された減衰量を示す制御信号に基づいて決定される。
【００６６】
一方、連続可変型減衰器は、アナログ電圧制御に用いられ、例えば、ＰＩＮ接合ダイオードを用いた連続可変型減衰器が知られている。ＰＩＮ接合ダイオードの逆バイアス電圧を変化させることにより、両極間の高周波抵抗値を変化させて、連続的に減衰量を変化させる。減衰量は、外部から入力された減衰量を示す制御信号に基づいて決定される。
【００６７】
高周波電力増幅器１５２は、可変減衰器１５１で減衰された高周波信号を所定の増幅率で増幅する、例えば、トランジスタである。
【００６８】
このように、高周波電力増幅部１４３は、増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１により設定される減衰量に応じて入力された高周波電力を減衰し、減衰した高周波電力を所定の増幅率で増幅する。つまり、増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１により設定される減衰量に応じた増幅利得で、入力された高周波信号を増幅する増幅利得が可変の増幅器である。
【００６９】
なお、可変減衰器１５１の代わりに、可変利得型増幅器を用いてもよい。この場合、増幅利得は、外部から入力された増幅利得を示す制御信号に基づいて決定される。
【００７０】
方向性結合部１４４は、放射部１５０ａから高周波電力増幅部１４３に逆流する電力である逆方向電力の一部を分波して直交検波部１４５に入力する。また、高周波電力増幅部１４３で増幅された高周波電力を放射部１５０ａへ出力し、受信側の回路である直交検波部１４５への、高周波電力増幅部１４３で増幅された高周波電力の回り込みを防止する。つまり、高周波電力増幅部１４３で増幅された高周波電力は、方向性結合部１４４を介して、放射部１５０ａから加熱室へ放射される。この方向性結合部１４４の具体的な構成は周知である。例えば、方向性結合部１４４として、方向性結合器を用いてもよいし、サーキュレータやハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【００７１】
直交検波部１４５は、放射部１５０ａから方向性結合部１４４を介して入力された逆流電力を、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより、当該逆流電力の振幅および位相を検出するための同相検波信号Ｉ（１）および直交検波信号Ｑ（１）を検出する。この直交検波部１４５は、同相検波ミキサー１５３と、直交検波ミキサー１５４と、π／２移相器１５５と、同相出力側低域通過フィルター１５６および直交出力側低域通過フィルター１５７とを有しており、同相出力側低域通過フィルター１５６および直交出力側低域通過フィルター１５７は、それぞれ、制御部１１０に接続されている。
【００７２】
π／２移相器１５５は、分配部１４１で分配された高周波電力が入力され、入力された高周波電力に対して、同相の同相高周波電力と、π／２だけ位相シフトした直交高周波電力とが生成される。そして、同相高周波電力は同相検波ミキサー１５３へ、直交高周波電力は直交検波ミキサー１５４へそれぞれ出力される。なお、図示はしていないが、直交検波部１４５の検波特性の最適化のために、分配部１４１と直交検波部１４５との間に、高周波電力増幅器や固定減衰器、更には低域通過フィルターを設けてもよい。
【００７３】
一方、方向性結合部１４４で分波された逆流電力である逆流分波電力は、直交検波部１４５に入力される。直交検波部１４５に入力された逆流分波電力は、２分配され、それぞれ、同相検波ミキサー１５３および直交検波ミキサー１５４へ入力される。なお、図示はしていないが、直交検波部１４５の検波特性の最適化のために、方向性結合部１４４と直交検波部１４５との間に、高周波電力増幅器や固定減衰器、更には低域通過フィルターを設けてもよい。
【００７４】
同相検波ミキサー１５３は、逆流分波電力をπ／２移相器１５５から入力された同相高周波電力と乗算することにより検波する。即ち、逆流分波電力を同相高周波電力で同期検波する。この同期検波の結果、即ち、２つの入力信号の乗算結果として同相検波信号Ｉ（１）を、同相出力側低域通過フィルター１５６を介して、制御部１１０へ出力する。
【００７５】
同様に、直交検波ミキサー１５４は、逆流分波電力をπ／２移相器１５５から入力された直交高周波電力と乗算することにより検波する。即ち、逆流分波電力を直交高周波電力で同期検波する。この同期検波の結果、即ち、２つの入力信号の乗算結果として直交検波信号Ｑ（１）を、直交出力側低域通過フィルター１５７を介して、制御部１１０へ出力する。
【００７６】
ここで、これら同相出力側低域通過フィルター１５６および直交出力側低域通過フィルター１５７は、隣接波電力の干渉を抑圧するために備えられる。従って、加熱処理に使用される予め定められた全ての周波数において、最小となる任意の２点の周波数差に相当する周波数成分を抑圧するように構成されている。
【００７７】
このように、第１の高周波電力ユニット１４０ａは、高周波電力発生部１２０から分配部１３０を介して入力された高周波電力を、制御部１１０から入力される移相量制御信号Ｃｐｓ１に応じた移相量で位相を変化させ、増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１に応じた増幅利得で増幅させて、放射部１５０ａを介して加熱室へ放射させる。また、加熱室から入射された逆流電力を検波することにより、当該逆流電力の振幅および位相を算出するための同相検波信号Ｉ（１）および直交検波信号Ｑ（１）を制御部１１０へ出力する。
【００７８】
この第１の高周波電力ユニット１４０ａから同相検波信号Ｉ（１）および直交検波信号Ｑ（１）が入力された制御部１１０は、入力された同相検波信号Ｉ（１）および直交検波信号Ｑ（１）から、放射部１５０ａを介して第１の高周波電力ユニット１４０ａに入力された逆流電力の振幅および位相を算出する。具体的には、制御部１１０は、同相検波信号Ｉ（１）と直交検波信号Ｑ（１）との２乗平均から逆流電力の振幅を算出し、直交検波信号Ｑ（１）を同相検波信号Ｉ（１）で割った値のアークタンジェント（ｔａｎ−１）から逆流電力の位相を算出する。
【００７９】
制御部１１０は、以上のような処理を第２の高周波電力ユニット１４０ｂ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃおよび第４の高周波電力ユニット１４０ｄについても行うことにより、各高周波電力ユニットで検出された逆流電力の振幅および位相を検出する。
【００８０】
以上のような構成により、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄの各々に入力される逆流電力の振幅および位相を個別に検出できる。
【００８１】
なお、制御部１１０は、可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄ、および高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄにそれぞれ接続されている。制御部１１０は、各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄに個別の移相量制御信号Ｃｐｓ１，Ｃｐｓ２，Ｃｐｓ３，Ｃｐｓ４を出力し、各高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄに個別の増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１，Ｃａｍｐ２，Ｃａｍｐ３，Ｃａｍｐ４を出力する。
【００８２】
各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄは、制御部１１０から入力された個別の移相量制御信号Ｃｐｓ１，Ｃｐｓ２，Ｃｐｓ３，Ｃｐｓ４に応じて移相量を変化させる。各高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄは、制御部１１０から入力された個別の増幅利得制御信号Ｃａｍｐ１，Ｃａｍｐ２，Ｃａｍｐ３，Ｃａｍｐ４に応じて増幅利得を変化させる。
【００８３】
次に、上述の高周波加熱装置１００の動作について説明する。
【００８４】
図４は、図１の高周波加熱装置１００の基本的な制御手順を示すフローチャートである。図１の高周波加熱装置１００は、制御部１１０において、以下の処理を行う。
【００８５】
最初に、制御部１１０は、周波数毎の反射電力およびスルー電力の位相を検出する（ステップＳ１１０１）。具体的には、制御部１１０は、周波数制御信号Ｃｆｒｅｑを順次変更することにより、高周波電力発生部１２０に複数の周波数を順次発生させる。つまり、高周波電力発生部１２０は、時間的に周波数を切り替えながら、高周波電力を生成する。また、周波数を変更する毎に、実際に高周波電力を放射させた場合の、各高周波電力ユニット１４０における反射電力およびスルー電力の振幅と位相を検出する。より具体的には、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数を変更する度に、直交検波部１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃ，１４５ｄから出力される同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）を取り込む。これにより、各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける反射電力の振幅と位相およびスルー電力の振幅と位相を個別に検出する。
【００８６】
ここで、「反射電力」とは、一の高周波電力ユニット１４０の放射部から放射される高周波電力の一部が反射して、一の高周波電力ユニット１４０の放射部へ入力される反射による逆流電力のことをいう。すなわち、一の高周波電力ユニット１４０に対応する放射部１５０から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の高周波電力ユニット１４０に対応する放射部１５０へ入力される反射による逆流電力を示す。例えば、第１の高周波電力ユニット１４０における反射電力とは、放射部１５０ａから放射された高周波電力のうち、反射して放射部１５０ａに入射する高周波電力を示す。
【００８７】
「スルー電力」とは、他の高周波電力ユニット１４０の放射部から放射される高周波電力の一部が、一の前記高周波電力ユニット１４０の放射部へ入力される通り抜けによる逆流電力のことをいう。すなわち、他の前記高周波電力ユニット１４０に対応する放射部１５０から放射される高周波電力の一部が当該一の前記高周波電力ユニット１４０に対応する放射部１５０へ入力される逆流電力を示す。例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａにおける第２の高周波電力ユニット１４０ｂからのスルー電力とは、放射部１５０ｂから放射された高周波電力のうち放射部１５０ａへ入射した高周波電力を示す。
【００８８】
なお、反射電力およびスルー電力は、高周波電力を放射する放射部１５０と、受信する放射部１５０との相互関係によってのみ定まり、放射された高周波電力がいかなる経路を通るかは影響しない。つまり、例えば第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力は、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから放射部１５０ｂを介して放射された高周波電力のうち、放射部１５０ａに直接到達した高周波電力、加熱室および被加熱物で反射されて放射部１５０ａに到達した高周波電力、および、被加熱物を透過して放射部１５０ａに到達した高周波電力などが含まれる。
【００８９】
以降、「反射電力」と「反射による逆流電力」とは同じ電力を示すものとして説明する。また、「スルー電力」と「通り抜けによる逆流電力」とは同じ電力を示すものとして説明する。なお、反射電力は、本発明の反射波と同義である。また、スルー電力は、本発明のスルー波と同義である。
【００９０】
このように、ステップＳ１１０１において周波数毎の反射電力およびスルー電力の振幅および位相を検出した後で、制御部１１０は、照射効率が最良となる周波数および移相量を決定する（ステップＳ１１０２）。具体的には、個々の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの反射電力およびスルー電力の実測した振幅および位相に基づいて、最も照射効率が高くなる、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数、および各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄにおける移相量の値を計算して決定する。つまり、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数と、可変移相部１４２ａにおける移相量、可変移相部１４２ｂにおける移相量、可変移相部１４２ｃにおける移相量および可変移相部１４２ｄにおける移相量の組み合わせとを計算により決定する。なお、反射電力およびスルー電力の振幅および位相に基づいた周波数と移相量の組み合わせとの決定方法は、後述する。
【００９１】
最後に、制御部１１０は、ステップＳ１１０２において決定された周波数および移相量となるように、高周波電力発生部１２０の周波数、および可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を制御し、加熱処理を実行する（ステップＳ１１０３）。
【００９２】
上述の高周波加熱装置１００の構成によれば、高周波電力発生部１２０の周波数を実際に変化させて高周波電力を放射させた場合に、直交検波部１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃ，１４５ｄにおいて検出された同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）と直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）とから、高周波電力発生部１２０の周波数毎の、反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を検出する（求める）ことができる。この得られた周波数毎の反射による逆流電力の振幅と位相および通り抜けによる逆流電力の振幅と位相の値を用いて、高周波電力発生部１２０の周波数と、各々の可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算する。そして、計算結果から、最も高周波加熱装置１００全体の照射効率が良い高周波電力発生部１２０の周波数の値と、各々の可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の値を決定することができる。
【００９３】
すなわち、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０の周波数と、各々の可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量のすべての組み合わせにおいて実際に測定することなく、最低限の実測値から最適な照射効率を計算で求めることができるため、時間がかかる実測を少なくすることができる。これにより、ユーザによる高周波加熱装置１００への加熱指示から実際に加熱が始まる前までの高効率の照射を見つけるための準備時間を短くすることができる。
【００９４】
なお、ここでいう照射効率とは、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄから放射部１５０ａ〜１５０ｄを介して照射（放射）された高周波電力のうち、被加熱物に吸収される電力の比率を表すものである。具体的には、高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄから放射部１５０ａ〜１５０ｄを介して照射された電力の総和から照射ロスを差し引いた電力を、照射された電力の総和で割った値から得られる。つまり、照射効率が高いとは、各高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄから放射部１５０ａ〜１５０ｄを介して放射された複数の放射電力のエネルギーのうち、最も多くのエネルギーが被加熱物に吸収されている状態を示す。また、照射ロスは、それぞれの高周波電力ユニット１４０の放射部から照射された高周波電力のうち、反射電力およびスルー電力を示す。すなわち、被加熱物に吸収されずに何れかの放射部１５０に吸収されてしまう電力のことを示している。照射ロスの具体的な求め方については後述する。
【００９５】
＜反射電力の検出方法＞
図５は、本実施形態１による高周波加熱装置１００の、反射電力検出の制御手順を示すフローチャートである。
【００９６】
高周波加熱装置１００の制御部１１０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける反射電力の検出を行う。
【００９７】
図１に示す高周波加熱装置１００は、１つの高周波電力発生部１２０で発生した高周波電力を、分配部１３０で４分配し、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄに供給している。従って、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄは全て同一の周波数で動作することになる。
【００９８】
図５に示すように、制御部１１０は、反射電力を検出しようとする１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）以外の高周波電力ユニット１４０（例えば、第２，第３，および第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）の出力電力が、反射電力を検出しようとする高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）の反射電力の検出に影響を与えないレベルになるよう制御する（ステップＳ１２０１）。具体的には、制御部１１０は、当該１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の高周波電力増幅部１４３に、例えば−３０ｄＢを指示することにより、可変減衰器１５１における減衰量を−３０ｄＢに設定する。これにより、当該１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０から放射される高周波電力の出力レベルを、反射電力の検出対象である当該１つの高周波電力ユニット１４０における逆流電力の検出に影響を与えないレベルまで低減させる。
【００９９】
次に、制御部１１０は、反射電力を検出しようとする高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）の同相検波信号Ｉおよび直交検波信号Ｑ（例えば、同相検波信号Ｉ（１）および直交検波信号Ｑ（１））を取り込み、反射電力を検出しようとする高周波電力ユニットの逆流電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ１２０２）。
【０１００】
このとき、反射電力の検出対象の高周波電力ユニット１４０以外から放射される高周波電力の出力レベルは検出対象の高周波電力ユニット１４０から放射される高周波電力の出力レベルと比較して、十分に小さくなっている。よって、反射電力の検出対象の高周波電力ユニット１４０に入射する高周波電力は、実質的に当該検出対象の高周波電力ユニット１４０から放射された高周波電力が反射された高周波電力のみとなる。したがって、ステップＳ１２０１およびステップＳ１２０１により、検出対象の高周波電力ユニット１４０における反射電力が検出される。
【０１０１】
制御部１１０は、以上の動作を他の高周波電力ユニット１４０全てについても実行する。言い換えると、全ての高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄにおいて上記の反射電力の検出が完了したか否かを判定し（ステップＳ１２０３）、完了した場合（ステップＳ１２０３でＹｅｓ）、この反射電力検出を終了する。一方、全ての高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄにおいて上記の反射電力の検出が完了していない場合（ステップＳ１２０３でＮｏ）、別の高周波電力ユニット１４０を反射電力の検出対象として（ステップＳ１２０４）、上記の検出対象とした１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の出力電圧を下げる処理（ステップＳ１２０１）に戻り、引き続き処理を行う。
【０１０２】
以上のように、制御部１１０は、全ての高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄにおける反射電力の振幅と位相とを検出する。
【０１０３】
なお、各直交検波部１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃ，１４５ｄにおいて直交検波を行う場合は、検波する高周波電力の周波数を事前に知っておく必要がある。制御部１１０は、高周波電力発生部１２０の周波数を設定しているため、各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから放射される高周波電力の周波数の情報を有している。この周波数情報を用いることにより、各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの反射電力の直交検波だけでなく、他の高周波電力ユニット１４０からのスルー電力の直交検波もそれぞれの各直交検波部１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃ，１４５ｄを使って可能となる。このように制御部１１０が各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから放射される高周波電力の周波数情報を持つことによって、反射電力の同相検波信号および直交検波信号を取り込むことができ、反射電力の振幅と位相とを検出することができる。なお、スルー電力の同相検波信号および直交検波信号を取り込むときも同様である。
【０１０４】
＜スルー電力の検出方法＞
図６は、本実施形態１による高周波加熱装置１００の、スルー電力検出の制御手順を示すフローチャートである。
【０１０５】
高周波加熱装置１００の制御部１１０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間相互のスルー電力の検出を行う。
【０１０６】
図６に示すように、制御部１１０は、まず、任意の１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）のみ高周波電力を出力し、他の高周波電力ユニット１４０（例えば、第２，第３，第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）の出力電力を、各高周波電力ユニット１４０における反射電力の検出レベルが充分に小さくなるように制御する（ステップＳ１３０１）。
【０１０７】
具体的には、制御部１１０は、当該１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の高周波電力増幅部１４３に、例えば−３０ｄＢを指示することにより、可変減衰器１５１における減衰量を−３０ｄＢに設定する。これにより、当該１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０における反射電力を、当該１つの高周波電力ユニット１４０から当該１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０へのスルー電力の検出に影響を与えないレベルまで低減する。例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの減衰器１５１ｂの減衰量を−３０ｄＢと設定することにより、第２の高周波電力ユニット１４０ｂにおける反射電力を、第１の高周波電力ユニット１４０ａから第２の高周波電力ユニット１４０ｂへのスルー電力の検出に影響を与えないレベルまで低減させる。
【０１０８】
次に、制御部１１０は、高周波電力の出力レベルを小さくするように制御した他の高周波電力ユニット１４０の同相検波信号Ｉおよび直交検波信号Ｑを取り込み、他の高周波電力ユニット１４０における逆流電力の振幅と位相を検出する（ステップＳ１３０２）。
【０１０９】
ここで、１つの高周波電力ユニット１４０以外の他の高周波電力ユニット１４０の出力電力を下げる処理（ステップＳ１３０１）において、出力電力（出力レベル）を下げた高周波電力ユニットから放射される高周波電力の出力レベルは、出力レベルを下げていない１つの高周波電力ユニット１４０から放射される高周波電力の出力レベルと比較して、十分に小さくなっている。よって、当該処理において出力電力を下げた高周波電力ユニット１４０に入射する高周波電力は、実質的に、出力電力を下げていない当該１つの高周波電力ユニット１４０から放射された高周波電力のみとなる。したがって、他の各高周波電力ユニット１４０において逆流電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ１３０２）により、出力電力を下げていない当該１つの高周波電力ユニット１４０から出力電力を下げた高周波電力ユニット１４０へのスルー電力が検出される。
【０１１０】
例えば、１つの高周波電力ユニット１４０以外の他の高周波電力ユニット１４０の出力電力を下げる処理（ステップＳ１３０１）において、第１の高周波電力ユニット１４０ａ以外の第２〜第４の高周波電力ユニット１４０ｂ〜１４０ｄの出力電力を下げた場合、他の各高周波電力ユニット１４０において逆流電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ１３０２）において、第１の高周波電力ユニット１４０ａから第２〜第４の高周波電力ユニット１４０ｂ〜ｄのそれぞれへのスルー電力の振幅および位相が検出される。
【０１１１】
制御部１１０は、以上の動作を全ての高周波電力ユニット１４０について完了した否かを判定する（ステップＳ１３０３）。言い換えると、全ての高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄからのスルー電力を検出したか否かを判定する。完了した場合（ステップＳ１３０３でＹｅｓ）、このスルー電力検出処理を終了する。
【０１１２】
一方、完了していない場合（ステップＳ１３０３でＮｏ）、別の高周波電力ユニット１４０を検出対象とし（ステップＳ１３０４）、上記の検出対象とした１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の出力電力を下げる処理（ステップＳ１３０１）に戻り、引き続き処理を行う。ここで、検出対象の高周波電力ユニット１４０とは、検出するスルー電力に相当する高周波電力を放射する高周波電力ユニット１４０を意味する。つまり、検出対象の高周波電力ユニット１４０以外の出力電力が下げられることにより、検出対象の高周波電力ユニット１４０から、出力電力が下げられた各高周波電力ユニット１４０へのスルー電力が検出される。
【０１１３】
以上のように、制御部１１０は、全ての高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄ間における相互のスルー電力の振幅と位相とを検出する。
【０１１４】
＜プレ・サーチ処理＞
次に、上述した反射電力の検出方法およびスルー電力の検出方法を用いて、被加熱物を加熱する際の、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数と、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄにおける移相量の組み合わせを決定する処理について、詳細に説明する。この処理は、図４に示した各ステップのうち、周波数毎の反射電力およびスルー電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ１１０１）および照射効率が最良となる周波数および移相量を決定する処理（ステップＳ１１０２）に相当する。
【０１１５】
図７は、本実施形態１による高周波加熱装置１００の、本加熱前における最適加熱条件の決定処理（プレ・サーチ処理）の制御手順を示すフローチャートである。
【０１１６】
高周波加熱装置１００の制御部１１０は、加熱処理前に、以下の制御手順により、プレ・サーチ処理を行う。
【０１１７】
図７に示すように、まず、高周波電力発生部１２０の周波数を、予め定められたプレ・サーチ用初期周波数（例えば、周波数Ａ０）にするように、高周波電力発生部１２０の周波数を設定する（ステップＳ１４０１）。つまり、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数をプレ・サーチ用初期周波数に設定する。
【０１１８】
次に、前述の図５に示した反射電力検出の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ１４０２）。
【０１１９】
その後、プレ・サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、反射電力の振幅および位相が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１４０３）。全ての周波数において反射電力の振幅および位相が検出されていない場合（ステップＳ１４０３でＮｏ）、言い換えると反射電力の振幅および位相が検出されていない周波数がある場合、以下の処理を行う。制御部１１０は、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数を、プレ・サーチ用に予め定められた次の周波数（例えば、周波数Ａ１）に設定し（ステップＳ１４０４）、上記ステップＳ１４０２およびＳ１４０３を繰り返す。これにより、制御部１１０は、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する。
【０１２０】
一方、プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相との検出が完了した場合（ステップＳ１４０３でＹｅｓ）、続いて、前述したスルー電力検出の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間における、相互のスルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ１４０５）。
【０１２１】
その後、プレ・サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、相互のスルー電力の振幅および位相が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１４０６）。全ての周波数においてスルー電力の振幅および位相が検出されていない場合（ステップＳ１４０６でＮｏ）、言い換えるとスルー電力の振幅および位相が検出されていない周波数がある場合、以下の処理を行う。制御部１１０は、上記のステップＳ１４０４と同様に、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数を、プレ・サーチ用に予め定められた次の周波数に設定して（ステップＳ１４０７）、上記スルー電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ１４０５）および全ての周波数においてスルー電力の振幅および位相が検出されたか否かを判定する処理（ステップＳ１４０６）を繰り返す。
【０１２２】
これを繰り返して、プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間における、スルー電力の振幅と位相とを検出する。
【０１２３】
なお、実際に加熱に使用する周波数が１ＭＨｚステップで決定される場合であっても、予めプレ・サーチ用に定める周波数を、例えば、２ＭＨｚステップや５ＭＨｚステップなどに設定し、実測する周波数を間引きしてもよい。間引いた分は、実測値を用いて近似補間できる。実測に要する時間に比べて、補間計算に要する時間は無視できるほど極めて短時間である。つまり、実測する周波数を間引くことによりプレ・サーチ処理に要する時間を短縮することもできる。
【０１２４】
プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数において、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける反射電力の振幅と位相、および全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間における相互のスルー電力の振幅と位相との検出が完了する（ステップＳ１４０６でＹｅｓ）ことによって、各周波数での、各高周波電力ユニット１４０の反射電力特性、および各高周波電力ユニット１４０間に於ける相互のスルー電力特性を、振幅と位相を用いて表現するマトリクスが得られる。
【０１２５】
なお、プレ・サーチ処理開始からここまでの処理が、図４における周波数毎の反射電力およびスルー電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ１１０１）に相当する。
【０１２６】
図８は、各周波数における各高周波電力ユニットの反射電力および各高周波電力ユニット間におけるスルー電力の振幅および位相を示すマトリクスの一例である。
【０１２７】
各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの放射部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄを高周波電力の入出力ポートと考えると、このマトリクスは、増幅器やフィルターなどの高周波伝送素子の各ポートの反射特性および各ポート間の伝送特性を表すのに一般的に用いられるＳパラメータに相当する。以降、前述したマトリクスを（高周波加熱装置１００の）Ｓパラメータ１７０と称して説明する。
【０１２８】
ここで、得られたＳパラメータ１７０を用いて照射ロスを計算する方法の事例を、図８を用いて説明する。図８では、高周波電力ユニット１４０を４つ用いた例（例えば、高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄをそれぞれ第１，２，３，４の高周波電力ユニットと定義した場合の事例）である。図８は、プレ・サーチの周波数帯域を２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでと設定し、この周波数帯域を１ＭＨｚ間隔でスイープして反射電力とスルー電力の振幅Ｍと位相θとを検出した結果のＳパラメータの例である。Ｓパラメータの添字が同じ数字の列は、反射電力を示している。例えば、Ｓ１１は第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力を示す。Ｓパラメータの添字が異なる数字の列は、最後の数字の高周波電力ユニット１４０から最初の数字の高周波電力ユニット１４０へのスルー電力を示している。例えば、Ｓ１２は、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力を示す。図８に示すように、各周波数をスイープさせて直交検波することによって、周波数ごとに反射電力およびスルー電力の振幅Ｍと位相θとで表されるＳパラメータが得られる。
【０１２９】
例えば、周波数２４０２ＭＨｚのＳ３１は、振幅がＭ2402.31、位相がθ2402.31で示される。
【０１３０】
ここで、各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの各周波数における照射ロスは、検出した振幅と位相とで表されるＳパラメータを使って計算できる。例えば、高周波電力ユニット１４０ａの照射ロスは、高周波電力発生部１２０に設定された周波数におけるＳ１１とＳ１２とＳ１３とＳ１４との和の大きさを計算することにより得られる。Ｓパラメータの和の大きさを計算するときは、周波数が異なる場合は振幅成分の和として計算でき、周波数が同じである場合は振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算することができる。Ｓパラメータの和の大きさが小さいほど、照射ロスが小さいことを意味する。以下、照射ロスは、Ｓパラメータの和の大きさと同義として説明する。
【０１３１】
本実施形態においては、前述した通り、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄが同一の周波数で動作するので、Ｓパラメータの和は、振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算できる。例えば、ある周波数における第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力Ｓ１１の振幅をＭ11、位相をθ11とし、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１２の振幅をＭ12、位相をθ12とし、第３の高周波電力ユニット１４０ｃから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１３の振幅をＭ13、位相をθ13とし、第４の高周波電力ユニット１４０ｄから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１４の振幅をＭ14、位相をθ14とした場合、第１の高周波電力ユニット１４０ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜は、次の式１−１で表される。
【０１３２】
【数１】
2011039961.tif 000003
【０１３３】
第２の高周波電力ユニット１４０ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜，第３の高周波電力ユニット１４０ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜，および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの照射ロス｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜も、式１−１と同様に次の式１−２〜式１−４で表される。
【０１３４】
【数２】
2011039961.tif 000004
【０１３５】
【数３】
2011039961.tif 000005
【０１３６】
【数４】
2011039961.tif 000006
【０１３７】
これら式１−１〜式１−４で表された全ての高周波電力ユニット１４０の照射ロスの合計が、その周波数における、高周波加熱装置１００全体の照射ロスとなる。
【０１３８】
次に、制御部１１０は、周波数ごとに各移相量を変化させた場合の照射効率を推定する（ステップＳ１４０８）。
【０１３９】
ここで、それぞれの高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量を変化させたと仮定した時の、照射ロスの計算について説明する。
【０１４０】
１つの高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量を変化させると、可変移相部１４２の移相量を変化させた高周波電力ユニット１４０の放射部１５０から放射される高周波電力の位相が、変化させた移相量分だけ変化する。例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの可変移相部１４２ｂの移相量を＋φだけ変化させると、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの反射電力Ｓ２２、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１２、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第３の高周波電力ユニット１４０ｃへのスルー電力Ｓ３２、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第４の高周波電力ユニット１４０ｄへのスルー電力Ｓ４２の位相成分が＋φだけ変化する。従って、この時の第１の高周波電力ユニット１４０ａの照射ロスは、式１−１〜式１−４のθm2（ｍ＝１〜４）の値をθm2＋φとすることで計算できる。
【０１４１】
同様に、例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａの可変移相部１４２ａの移相量をφ１だけ変化させ、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの可変移相部１４２ｂの移相量をφ２だけ変化させ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃの可変移相部１４２ｃの移相量をφ３だけ変化させ、第４の高周波電力ユニット１４０ｄの可変移相部１４２ｄの移相量をφ４だけ変化させた時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａの照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜，第３の高周波電力ユニット１４０ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜，および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの照射ロス｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜は、それぞれ次の式２−１〜式２−４で表される。
【０１４２】
【数５】
2011039961.tif 000007
【０１４３】
【数６】
2011039961.tif 000008
【０１４４】
【数７】
2011039961.tif 000009
【０１４５】
【数８】
2011039961.tif 000010
【０１４６】
それぞれの高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量を任意の値だけ変化させた時の、それぞれの高周波電力ユニット１４０における照射ロスは、上述の式２−１〜式２−４を用いて計算できる。つまり、それぞれの高周波電力ユニット１４０における照射ロスを、計算により、周波数と各可変移相部１４２の移相量の組み合わせとに対応して算出できる。
【０１４７】
図９は、周波数と移相量の組み合わせとに対応して算出された各高周波電力ユニット１４０の照射ロスを示す表である。具体的には、同図には、第１の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ａ、第２の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ｂ、第３の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ｃおよび第４の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ｄが示されている。
【０１４８】
同図において、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量の組み合わせは、θｐｓ１、ｐｓ２、ｐｓ３、ｐｓ４（但し、ｐｓ１：可変移相部１４２ａの移相量、ｐｓ２：可変移相部１４２ｂの移相量、ｐｓ３：可変移相部１４２ｃの移相量、ｐｓ４：可変移相部１４２ｄの移相量）で表されている。また、照射ロスは、Ｌｕ、ｆ、ｐｓ１、ｐｓ２、ｐｓ３、ｐｓ４（ｕ：高周波電力ユニット（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａの場合１）、ｆ：周波数（ＭＨｚ））で表されている。
【０１４９】
例えば、ここまでの各処理（ステップＳ１４０１〜Ｓ１４０７）において、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄのそれぞれの移相量を０度に設定していた場合、図９に示す移相量組み合わせθ0、0、0、0の照射ロスが実測により得られた照射ロスである。つまり、移相量組み合わせθ0、0、0、0以外の移相量組み合わせにおける照射ロスは全て、計算により得られた照射ロスである。
【０１５０】
このように、本実施形態１に係る高周波加熱装置１００は、実測により得られた第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれにおける照射ロスから、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量の組み合わせを変えた場合の第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれにおける照射ロスを、計算により推定できる。
【０１５１】
すなわち、各々の可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量のすべての組み合わせにおいて実際に測定することなく、移相量の組み合わせを変えた場合の第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれにおける照射ロスを求めることができる。よって、実際に移相量の組み合わせを変化させて実測することにより、移相量の組み合わせを変えた場合の第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれにおける照射ロスを求める場合と比較して、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれにおける照射ロスを求める時間を大幅に低減できる。
【０１５２】
続いて制御部１１０は、図９に示された各高周波電力ユニット１４０の照射ロスから、高周波加熱装置１００全体の照射ロスを計算する。
【０１５３】
図１０は、周波数と移相量の組み合わせとに対応して算出された高周波加熱装置１００全体の照射ロスを示す表である。
【０１５４】
同図に示す、高周波加熱装置１００全体の照射ロス１９０は、Ｌｓｕｍ、ｆ、ｐｓ１、ｐｓ２、ｐｓ３、ｐｓ４で表されている。これは図９における、第１の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ａと、第２の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ｂと、第３の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ｃと、第４の高周波電力ユニットの照射ロス１８０ｄとの総和に相当する。
【０１５５】
このように、周波数ごとに各移相量を変化させた場合の照射効率を推定する処理（ステップＳ１４０８）において、制御部１１０は、測定により得られた各高周波電力ユニット１４０の反射電力およびスルー電力の振幅と位相とに基づいて各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの高周波加熱装置１００全体の照射ロスを計算する。これにより、高周波加熱装置１００の照射効率を推定する。
【０１５６】
次に、制御部１１０は、最も高周波加熱装置１００の照射効率が良い周波数および移相量の組み合わせを決定する（ステップＳ１４０９）。言い換えると、高周波加熱装置全体の照射ロス１９０が最も小さい周波数および移相量の組み合わせを決定する。
【０１５７】
続いて、ステップＳ１４０９で決定した周波数および移相量にするように、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数、および可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量をそれぞれ設定し（ステップＳ１４１０）、プレ・サーチ処理を終了する。
【０１５８】
以上のように、本処理は、設定周波数において各高周波電力ユニット１４０における反射電力およびスルー電力を個別に検出した振幅と位相との結果を用いて、高周波電力発生部１２０の周波数と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算する。よって、最も高周波加熱装置１００全体の照射効率が良い高周波電力発生部１２０の周波数の値と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の組み合わせとを、少なくとも１つの移相量の組み合わせについてのみ実測することで決定できる。
【０１５９】
これにより、高周波電力発生部１２０の全ての周波数と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、ユーザが高周波加熱装置１００の使用開始ボタンを押して実際に本加熱処理を行う前に、最適な加熱の周波数条件を決定するプレ・サーチ処理を短時間に行うことができる。
【０１６０】
例えば、設定可能な周波数を、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの１ＭＨｚ間隔の１０１ポイントとし、設定可能な移相量を０度〜３６０度の３０度間隔の１２ポイントとして、４つの高周波電力ユニット１４０で測定した場合を考える。現在、周波数１ポイントを測定するためには約０．１ｍｓが必要であり、すべての組み合わせである１２４×１０１回の実測を完了するには約２１０秒が必要となる。すなわち、高周波電力発生部１２０の周波数と各高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量のすべての周波数の組み合わせを実測した場合、ユーザが加熱を開始する前に約２１０秒もの時間を要することになる。
【０１６１】
これに対し、本実施形態の構成では、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの周波数帯域の１０１ポイントについて、各高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量をある任意の１点に設定した状態で、各高周波電力ユニット１４０で反射電力とスルー電力との同相検波信号と直交検波信号とを実測して振幅と位相とを計算するのみなので、１０１×４ポイントの実測にかかる時間４０ｍｓ程度で、周波数毎の反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を得ることができる。この１０１×４ポイントの振幅と位相とから表されるＳパラメータが得られた後は、実測よりも遙かに早い制御部１１０による計算によって、最適な照射効率が実現できる高周波電力発生部１２０の周波数と、各可変移相部１４２の移相量を決定すれば良く、ユーザの加熱準備時間として一般的に許容されている１秒以下の加熱までの準備時間を十分に実現できる。
【０１６２】
さらに、各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の最適な組合せを計算する過程において、ベクトル合成の性質を利用することにより、計算処理数を減らして、さらなる計算時間の短縮が図れる。
【０１６３】
例えば、振幅がＭ1で位相がθ1のベクトルと振幅がＭ2で位相がθ2の２つのベクトルを合成する場合を考える。ベクトル合成の性質から、２つのベクトルの位相が同じ場合、すなわちθ1＝θ2の時に、合成ベクトルの大きさはＭ1＋Ｍ2で表され最大となり、２つのベクトルの位相差が１８０度の場合、すなわち｜θ1−θ2｜＝１８０度の時には、合成ベクトルの大きさは｜Ｍ1−Ｍ2｜で表され最小となり、Ｍ1＝Ｍ2の場合には合成ベクトルの大きさは０となる。
【０１６４】
この性質を利用して、制御部１１０は、各高周波電力ユニット１４０で検出された反射電力とスルー電力との同相検波信号Ｉと直交検波信号Ｑとをもとに、計算処理数を減らして、計算時間を短縮することができる。たとえば、一番振幅が大きいベクトルとそれ以外のベクトルに分け、一番振幅が大きいベクトルと、それ以外の全てのベクトルの合成ベクトルとの位相差が１８０度となるように、かつ、一番振幅が大きいベクトルの大きさと、それ以外の全てのベクトルの合成ベクトルの大きさとが等しくなるように、移相量を決めればよい。つまり、移相量設定の全ての組合せを総当り的に計算することなく、全てのベクトルの合成ベクトルが最小となる、即ち、照射ロスが最小となる移相量の設定値を求めることができる。
【０１６５】
図１１は、ベクトル合成を利用した移相量の組み合わせについて説明する図である。
【０１６６】
以下に、図１１を参照して、ベクトル合成の性質を利用して、照射ロスが最小となる移相量の組み合わせをもとめる具体例を説明する。
【０１６７】
図１１（ａ）は、ある状態に於いて、第１の高周波電力ユニット１４０ａの直交検波部１４５ａで検出された逆流電力の振幅と位相を各ベクトルで示す図である。具体的には、第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力Ａ＿Ｓ１１，第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ａ＿Ｓ１２，第３の高周波電力ユニット１４０ｃから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ａ＿Ｓ１３，第４の高周波電力ユニット１４０ｄから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ａ＿Ｓ１４、および４つの逆流電力のベクトルＡ＿Ｓ１１、Ａ＿Ｓ１２、Ａ＿Ｓ１３、Ａ＿Ｓ１４の合成ベクトルＡ＿ＳＵＭがそれぞれベクトルで示されており、それぞれ、矢印の長さがベクトルの大きさを表し、矢印の角度がベクトルの位相を表している。４つの逆流電力のベクトルＡ＿Ｓ１１、Ａ＿Ｓ１２、Ａ＿Ｓ１３、Ａ＿Ｓ１４の合成ベクトルＡ＿ＳＵＭの大きさは第１の高周波電力ユニット１４０ａに於ける照射ロスに相当し、合成ベクトルＡ＿ＳＵＭの大きさを小さくすることにより、第１の高周波電力ユニット１４０ａに於ける照射ロスを小さくすることができる。
【０１６８】
検出された４つのベクトルを、最も大きさが大きいベクトルＡ＿Ｓ１１と、それ以外のベクトルＡ＿Ｓ１２、Ａ＿Ｓ１３、Ａ＿Ｓ１４とに分け、それ以外のベクトルＡ＿Ｓ１２、Ａ＿Ｓ１３、Ａ＿Ｓ１４をベクトル合成して、サブ合成ベクトルＡ＿ｓｕｂの大きさと位相を計算する。
【０１６９】
次に、サブ合成ベクトルＡ＿ｓｕｂの位相に対して、最も大きさが大きいベクトルＡ＿Ｓ１１の位相の差が１８０度となるように、第１の高周波電力ユニット１４０ａの可変移相部１４２ａの移相量を決める（破線矢印Ａの方向）。
【０１７０】
続いて、サブ合成ベクトルＡ＿ｓｕｂの大きさが、最も大きさが大きいベクトルＡ＿Ｓ１１の大きさと等しくなるように、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの可変移相部１４２ｂ、および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの可変移相部１４２ｄのそれぞれの移相量を決める（破線矢印ＢおよびＣの方向）。
【０１７１】
図１１（ｂ）は、決定されたそれぞれの移相量を、それぞれの可変移相部１４２に設定した場合の、第１の高周波電力ユニット１４０ａの直交検波部１４５ａで検出された逆流電力の振幅と位相をベクトルで示す図である。具体的には、第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力Ｂ＿Ｓ１１，第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｂ＿Ｓ１２，第３の高周波電力ユニット１４０ｃから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ａ＿Ｓ１３，第４の高周波電力ユニット１４０ｄから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ａ＿Ｓ１４、および４つの逆流電力のベクトルＢ＿Ｓ１１、Ｂ＿Ｓ１２、Ａ＿Ｓ１３、Ｂ＿Ｓ１４の合成ベクトルＢ＿ＳＵＭがそれぞれベクトルで示されている。最も大きさが大きいベクトルＢ＿ＳＳ１１と、それ以外のベクトルＢ＿Ｓ１２、Ａ＿Ｓ１３、Ｂ＿Ｓ１４のサブ合成ベクトルＢ＿ｓｕｂは、大きさがほぼ等しく位相差がほぼ１８０度となっており、４つの逆流電力の合成ベクトルＢ＿ＳＵＭの大きさは、移相量を設定する前の４つの逆流電力の合成ベクトルＡ＿ＳＵＭの大きさに比べて極めて小さくなっている。このことは、第１の高周波電力ユニット１４０ａに於ける照射ロスが極めて小さくなったことを意味する。
【０１７２】
なお、本実施形態では、全ての反射電力の振幅と位相とを検出した後に、全てのスルー電力の振幅と位相とを検出するように説明しているが、全てのスルー電力の振幅と位相の検出を完了してから、全ての反射電力の振幅と位相とを検出してもよいし、反射電力の振幅と位相とスルー電力の振幅と位相とを交互に検出してもよい。また、スルー電力の振幅と位相とを検出している際に、高周波電力を出力している高周波電力ユニット１４０については、反射電力の振幅と位相とを同時に検出できるので、スルー電力の振幅と位相と反射電力の振幅と位相とを同時に検出してもよい。
【０１７３】
＜再サーチ処理＞
図１２は、本実施形態１に係る高周波加熱装置１００の、再サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。
【０１７４】
高周波加熱装置１００の制御部１１０は、加熱処理中に、以下の制御手順により、再サーチ処理を行う。
【０１７５】
図１２に示すように、まず、現在加熱処理に使用されている周波数および移相量における、各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを、前述した反射電力検出の制御手順およびスルー電力検出の制御手順により検出し、高周波加熱装置１００全体の現在の照射効率を算出する（ステップＳ１５０１）。
【０１７６】
次に、高周波電力発生部１２０の周波数を、予め定められた再サーチ用周波数になるように制御して（ステップＳ１５０２）、前述した反射電力検出の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ１５０３）。
【０１７７】
続いて、前述した、スルー電力の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、スルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ１５０４）。
【０１７８】
その後、再サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、検出が完了したか否かを判定（ステップＳ１５０５）する。完了していない場合（ステップＳ１５０５でＮｏ）、高周波電力発生部１２０に発生させる高周波電力の周波数を、再サーチ用に定められた次の周波数に設定して（ステップＳ１５０６）、上記反射電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ１５０３）及びスルー電力の振幅と位相を検出する処理（ステップ１５０４）を繰り返す。
【０１７９】
これを繰り返して、予め定められた全ての再サーチ用周波数で、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを検出する。
【０１８０】
全ての再サーチ用周波数で、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との検出が完了した（ステップＳ１５０５でＹｅｓ）場合、プレ・サーチ処理で説明した通りに、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との情報に基づいて、高周波電力発生部１２０の周波数と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算により推定する（ステップＳ１５０７）。なお、この処理（ステップＳ１５０７）での処理内容は、図７に示した周波数ごとに各移相量を変化させた場合の照射効率を推定する処理（ステップＳ１４０８）と同様である。
【０１８１】
次に、高周波加熱装置１００全体の最良の照射効率の値を算出する（ステップＳ１５０８）。
【０１８２】
そして、再サーチにより算出された高周波加熱装置１００全体の最良の照射効率の値（ステップＳ１５０８で算出された値）と、先に算出した高周波加熱装置１００全体の現在の照射効率の値（ステップＳ１５０１で算出された値）とを、それぞれ比較する（ステップＳ１５０９）。
【０１８３】
ここで、再サーチにより算出した最良の照射効率の値が、先に算出した現在の照射効率の値よりも良好な値となる場合は、再サーチにより算出した最良の照射効率となる周波数および移相量の組み合わせにするように、高周波電力発生部１２０の周波数、および可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量をそれぞれ制御する（ステップＳ１５１０）。つまり、高周波電力発生部１２０の周波数、および可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量を更新する。一方、先に算出した現在の照射効率の値が、再サーチにより算出した最良の照射効率の値よりも良好な値となる場合は、再サーチを実行する前の元の周波数にするように、高周波電力発生部１２０の周波数を制御する（ステップＳ１５１１）。
【０１８４】
なお、再サーチにより算出した、ある周波数および位相条件における最良の照射効率の値が、現在の照射効率の値よりも良好となる場合であっても、たとえば、１つの高周波電力ユニット１４０における逆流電力の電力値が、予め定められた閾値を超えてしまう条件であれば、選択する必要はない。つまり、各高周波電力ユニット１４０における逆流電力の電力値が、予め定められた閾値を超えない条件の中で、最良の照射効率となる条件を選び出してもよい。この閾値は、例えば、半導体素子を含んだ増幅器の故障を防ぐために、増幅器が持つ周波数毎の耐電圧特性によって決めればよい。
【０１８５】
これにより、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより最適加熱条件が変化した場合でも、再サーチ処理により常に最適加熱条件の下に加熱できる。
【０１８６】
また、高周波加熱装置１００全体の最良の照射効率の値を算出する処理（ステップＳ１５０８）において最良の照射効率を算出する際、設定周波数において各高周波電力ユニットにおける反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを個別に検出した結果を用いて、高周波電力発生部１２０の周波数と可変移相部の移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算し、最も照射効率が良い高周波電力発生部１２０の周波数の値と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の値を決定することができる。これにより、高周波電力発生部１２０の全ての周波数と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの全ての移相量の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、再サーチ処理を短時間に行うことができ、被加熱物の温度変化等によって再設定が必要な時間を含めた温め時間の延長を短くでき、ユーザの加熱の待ち時間を軽減できる。
【０１８７】
なお、再サーチ処理の開始のタイミングは、加熱処理中に、常時もしくは定期的に、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから、同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）を取り込んで検出した反射電力の振幅と位相とから算出した電力値と、予め定められた閾値とを比較し、少なくとも１つ以上の高周波電力ユニット１４０における逆流電力の電力値が、その閾値を越えた場合に実行してもよい。
【０１８８】
これにより、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより、反射電力およびスルー電力の大きさが変化した場合でも、予め閾値を定め、これを超えた場合に再サーチ処理を行うことにより、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、常に最適加熱条件の下で被加熱物を加熱できる。
【０１８９】
なお、前述したプレ・サーチ処理および再サーチ処理を実行する際に、制御部１１０は、サーチ処理中に過大な反射電力やスルー電力による高周波加熱装置１００の故障を防ぐ為に次のようなことしてもよい。特に半導体素子を含んだ増幅器の故障を防ぐ為に次のようなことをしてもよい。具体的には、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから出力される高周波電力の値を、本加熱の際の高周波電力の値よりも小さい値になるように、それぞれの高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄの増幅利得を制御してもよい。
【０１９０】
以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部１２０と、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力の位相を変化させる可変移相部１４２ａ〜１４２ｄと、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄで位相が変化された高周波電力を加熱室に放射する放射部１５０、および、放射部１５０から放射された高周波電力の一部であって加熱室から放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部である逆流電力検出部とを各々備えた複数の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄと、高周波電力発生部１２０に周波数を設定し、かつ、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄに移相量を設定する制御部１１０とを備える。なお、逆流電力検出部は、上述したように、方向性結合部１４４および直交検波部１４５に相当する。
【０１９１】
直交検波部１４５は、制御部１１０により高周波電力発生部１２０に設定された周波数に基づいて、一の高周波電力ユニット１４０の放射部１５０から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の高周波電力ユニット１４０の放射部１５０へ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の高周波電力ユニット１４０の放射部１５０から放射される高周波電力の一部が一の高周波電力ユニット１４０の放射部１５０へ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出する。
【０１９２】
制御部１１０は、高周波電力発生部１２０に複数の周波数を順次設定し、設定した周波数ごとに各々の高周波電力ユニット１４０の直交検波部１４５に反射波の振幅および位相とスルー波の振幅および位相とを検出させ、検出された複数の反射波の振幅および位相とスルー波の振幅および位相とに基づいて、被加熱物を加熱する際の、高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数および可変移相部における移相量を決定し、決定した周波数および移相量を高周波電力発生部１２０および可変移相部１４２ａ〜１４２ｄに設定する。
【０１９３】
これにより、実測により得られた第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれにおける照射ロスから、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量の組み合わせを変えた場合の第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれにおける照射ロスを、短時間で求めることができる。その結果、ユーザが高周波加熱装置１００の使用開始ボタンを押して実際に本加熱処理を行う前に、最適な周波数および移相量の組み合わせを短時間に決定することができ、ユーザの利便性を向上させる。
【０１９４】
また、実施形態１の構成によると、高周波加熱装置１００が１つの高周波電力発生部１２０を有し、すべての高周波電力ユニット１４０が同じ周波数で動作するため、加熱の条件を決定するパラメータが少なくて済む。つまり、高周波電力発生部１２０の周波数のみを変化させて実測すればよいので、実測の回数を抑え、単純な制御で加熱条件を決定することができる。その結果、非常に短時間でプレ・サーチ処理および再サーチ処理を行うことができる。
【０１９５】
（実施形態２）
本実施形態に係る高周波加熱装置は、実施形態１に係る高周波加熱装置１００が１つの高周波電力発生部１２０を有しているのに対し、２つの高周波電力発生部を有している点が異なる。この構成により、２つの高周波電力発生部の周波数を個別に設定することにより、最大照射効率を更に高めることができる。
【０１９６】
以下、本実施形態に係る高周波加熱装置について、実施形態１に係る高周波加熱装置１００との相違点を中心に、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態２の説明において、前述の実施形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施形態１と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。
【０１９７】
図１３は、本発明の実施形態２に係る、高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【０１９８】
同図に示す高周波加熱装置２００は、図１に示した実施形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、高周波電力発生部１２０に代わり第１の高周波電力発生部２２０ａと第２の高周波電力発生部２２０ｂとを備え、分配部１３０に代わり第１の分配部２３０ａと第２の分配部２３０ｂとを備え、制御部１１０に代わり制御部２１０を備える。
【０１９９】
第１の高周波電力発生部２２０ａは、制御部２１０から入力される周波数制御信号Ｃｆｒｅｑ１で設定された周波数の高周波電力を発生する。発生された高周波電力は、第１の分配部２３０ａで分配され、第１の高周波電力ユニット１４０ａおよび第２の高周波電力ユニット１４０ｂへ入力される。つまり、第１の高周波電力発生部２２０ａは、第１および第２の高周波電力ユニット１４０ａおよび１４０ｂへ高周波電力を供給する。
【０２００】
第２の高周波電力発生部２２０ｂは、制御部２１０から入力される周波数制御信号Ｃｆｒｅｑ２で設定された周波数の高周波電力を発生する。発生された高周波電力は、第２の分配部２３０ｂで分配され、第３の高周波電力ユニット１４０ｃおよび第４の高周波電力ユニット１４０ｄへ入力される。つまり、第２の高周波電力発生部２２０ｂは、第３および第４の高周波電力ユニット１４０ｃおよび１４０ｄへ高周波電力を供給する。なお、以下、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂを、それぞれ、高周波電力発生部２２０ａおよび高周波電力発生部２２０ｂと記載する場合がある。
【０２０１】
制御部２１０は、図１に示した制御部１１０と比較して、２つの高周波電力発生部つまり第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂへ、周波数制御信号Ｃｆｒｅｑ１および周波数制御信号Ｃｆｒｅｑ２を出力する。これにより、制御部２１０は、第１の高周波電力発生部２２０ａに発生させる高周波電力の周波数および第２の高周波電力発生部２２０ｂに発生させる高周波電力の周波数を、互いに独立に設定する。なお、周波数を互いに独立に設定するとは、第１の高周波電力発生部２２０ａに発生させる高周波電力の周波数と、第２の高周波電力発生部２２０ｂに発生させる高周波電力の周波数とは依存しないことである。つまり、これら２つの高周波電力の周波数は同じであっても、異なっていてもよい。
【０２０２】
本実施形態に係る高周波加熱装置２００の基本的な制御手順は、前述の実施形態１で説明した高周波加熱装置１００の基本的な制御手順と同様である。ただし、前述の図１で説明した高周波加熱装置１００は、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄは同じ周波数で動作するのに対して、本実施形態の図１３に示す高周波加熱装置２００においては、第１，第２の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂは、第１の高周波電力発生部２２０ａの周波数で動作し、第３，第４の高周波電力ユニット１４０ｃ，１４０ｄは、第２の高周波電力発生部２２０ｂの周波数で動作する。
【０２０３】
これにより、各高周波電力発生部（第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂ）の周波数を実際に変化させて高周波電力を放射させた場合に、直交検波部１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄにおいて検出された同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）と直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）とから、高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂのそれぞれにおける周波数の組み合わせに対応する、反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を検出する（求める）ことができる。
【０２０４】
周波数の組み合わせにごとに、検出された反射電力の振幅および位相とスルー電力の振幅および位相との値を用いて、移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算して、計算結果から最も高周波加熱装置２００全体の照射効率が良い周波数の組み合わせと、移相量の組み合わせとを決定することができる。すなわち、それぞれの高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数と、各々の可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量のすべての組み合わせにおいて実際に測定することなく、最低限の実測値から最適な照射効率を計算で求めることができる。よって、時間がかかる実測を少なくすることができる。これにより、ユーザが高周波加熱装置の加熱をスタートしてから実際に加熱が始まる前までの高効率の照射を見つけるための準備時間を短くすることができる。
【０２０５】
高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの具体的な構成は、前述した実施形態１で説明した、図２に示す高周波電力発生部１２０の具体的な構成と同一であるので、説明は省略する。
【０２０６】
なお、図１３において、高周波加熱装置２００は、２つの高周波電力発生部（第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂ）と、４つの高周波電力ユニット（第１の高周波電力ユニット１４０ａ、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃおよび第４の高周波電力ユニット１４０ｄ）で構成されているが、高周波電力発生部および高周波電力ユニットの数はこれに限定されるものではなく、複数の高周波電力発生部および複数の高周波電力ユニットを有していればよい。
【０２０７】
＜反射電力の検出方法＞
図１４は、本実施形態２に係る高周波加熱装置２００の、反射電力検出の制御手順を示すフローチャートである。
【０２０８】
高周波加熱装置２００の制御部２１０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの反射電力の検出を行う。
【０２０９】
同図に示す反射電力検出方法は、図５に示した実施形態１の反射電力の検出方法と比較して、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂが、異なる周波数で動作している場合と、同一の周波数で動作している場合とで、処理を分けている点が異なる。
【０２１０】
まず、第１の高周波電力発生部２２０ａと第２の高周波電力発生部２２０ｂとで、発生されている高周波電力の周波数が互いに異なるか否かを判定する（ステップＳ２１０１）。
【０２１１】
第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂが異なる周波数で動作している場合（ステップＳ２１０１でＹｅｓ）は、制御部２１０は、同一の周波数で動作している高周波電力ユニットのグループに分けて、それぞれの高周波電力ユニットの反射電力を検出する。言い換えると、第１の高周波電力発生部２２０ａから高周波電力を供給される第１の高周波電力ユニット１４０ａおよび第２の高周波電力ユニット１４０ｂと、第２の高周波電力発生部２２０ｂから高周波電力を供給される第３の高周波電力ユニット１４０ｃおよび第４の高周波電力ユニット１４０ｄとに分ける。
【０２１２】
まず、第１の高周波電力発生部２２０ａで発生された高周波電力を放射する高周波電力ユニット１４０ａおよび１４０ｂのグループにおける、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａおよび１４０ｂの反射電力を検出する手順を説明する。
【０２１３】
図１４に示すように、制御部２１０は、反射電力を検出しようとする１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）以外の高周波電力ユニット１４０（例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ）の出力電力のレベルが、反射電力を検出しようとする高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）の反射電力の検出に影響を与えないレベルになるよう制御する（ステップＳ２１０２）。
【０２１４】
次に、反射電力を検出しようとする高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０（例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ）の、高周波電力増幅部１４３の増幅利得を制御した後、制御部２１０は、反射電力を検出しようとする高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）の同相検波信号Ｉおよび直交検波信号Ｑを取り込み、逆流電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ２１０３）。
【０２１５】
これにより、例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力の振幅および位相を検出する。
【０２１６】
次に、第１の高周波電力発生部２２０ａに対応する全ての高周波電力ユニット１４０（例えば、第１および第２の高周波電力ユニット１４０ａおよび１４０ｂ）において、反射電力の検出が完了したか否かを判定する（ステップＳ２１０４）。完了していない場合（ステップＳ２１０４でＮｏ）、別の高周波電力ユニットを検出対象として（ステップＳ２１０５）上記の検出対象とした１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の出力電圧を下げる処理（ステップＳ２１０２）および当該検出対象とした高周波電力ユニット１４０における逆流電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ２１０３）を繰り返す。
【０２１７】
一方、第１の高周波電力発生部２２０ａに対応する全ての高周波電力ユニット１４０において、反射電力の検出が完了した場合（ステップＳ２１０４でＹｅｓ）、第１の高周波電力発生部２２０ａで発生された高周波電力を放射する高周波電力ユニット１４０のグループにおける反射電力の振幅および位相の検出を終了する。
【０２１８】
このとき、ステップＳ２１０２〜Ｓ２１０５の処理と並行して、同様の手順で、第２の高周波電力発生部２２０ｂで発生された高周波電力を放射する第３および第４の高周波電力ユニット１４０ｃおよび１４０ｄそれぞれの反射電力を検出する（ステップＳ２１１０〜Ｓ２１１２）。
【０２１９】
この時、それぞれのグループは動作している周波数が異なるので、反射電力の検出においてはグループ間の相互の干渉が発生しない。従って、それぞれのグループ毎の反射電力検出の手順（Ｓ２１０１からＳ２１０５の手順と、Ｓ２１１０からＳ２１１３の手順）は、並行して同時に実施できる。
【０２２０】
これにより、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄに於ける反射電力の振幅と位相を検出するのに要する時間を短縮することができ、後述するプレ・サーチ処理、および再サーチ処理の実行に要する時間も短縮され、ユーザの加熱開始の指示から加熱処理完了までの時間を、実施形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、より短縮することができる。
【０２２１】
一方、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂが同一の周波数で動作している場合（ステップＳ２１０１でＮｏ）は、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄすべてが同一の周波数で動作している状態となり、制御部２１０が反射電力を検出する手順は、前述した実施形態１の反射電力検出の制御手順（図５）と同様の手順となる（ステップＳ１２０１〜Ｓ１２０４）。
【０２２２】
＜スルー電力の検出方法＞
図１５は、本実施形態２に係る高周波加熱装置２００のスルー電力検出の制御手順を示すフローチャートである。
【０２２３】
高周波加熱装置２００の制御部２１０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間相互のスルー電力の検出を行う。
【０２２４】
同図に示すスルー電力の検出方法は、図６に示した実施形態１のスルー電力の検出方法と比較して、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂが、異なる周波数で動作している場合と、同一の周波数で動作している場合とで処理を分けている点が異なる。
【０２２５】
まず、第１の高周波電力発生部２２０ａと第２の高周波電力発生部２２０ｂとで、発生されている高周波電力の周波数が互いに異なるか否かを判定する（ステップＳ２２０１）。
【０２２６】
第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂが異なる周波数で動作している場合（ステップＳ２２０１でＹｅｓ）は、制御部２１０は、まず、１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）のみ高周波電力を出力する。そして、制御部２１０は、他の高周波電力ユニット１４０（例えば、第２，第３，および第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）の出力電力を、各高周波電力ユニット１４０における反射電力の検出レベルが充分に小さくなるように、それぞれの高周波電力ユニット１４０の高周波電力増幅部１４３の増幅利得を制御する（ステップＳ２２０２）。
【０２２７】
次に、制御部２１０は、高周波電力を出力する１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）に対応する高周波電力発生部１２０（例えば、第１の高周波電力発生部２２０ａ）の周波数を、当該高周波電力発生部１２０と異なる周波数に設定されている高周波電力発生部２２０（例えば、第２の高周波電力発生部２２０ｂ）の周波数に設定する。
【０２２８】
続いて、高周波電力の出力レベルを小さくするように制御された他の高周波電力ユニット１４０の同相検波信号Ｉおよび直交検波信号Ｑを取り込み、逆流電力の振幅および位相を検出する（ステップＳ２２０４）。これにより、高周波電力が出力されている１つの高周波電力ユニット１４０から、他のそれぞれの高周波電力ユニット１４０へのスルー電力（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａから第２の高周波電力ユニット１４０ｂ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃへのスルー電力、および第４の高周波電力ユニット１４０ｄへのスルー電力）の振幅と位相とを検出できる。
【０２２９】
高周波電力の出力レベルを小さくするように制御した、他の高周波電力ユニット１４０（例えば、第２，第３，および第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）の同相検波信号Ｉ（２）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（２）〜Ｑ（４）の取り込みが完了したら、周波数の設定を変更した高周波電力発生部（例えば、第２の高周波電力発生部２２０ｂ）の周波数を変更する前の周波数に設定する（ステップＳ２２０５）。ただし、引き続き高周波電力ユニット間相互のスルー電力の他の組合せを検出する場合、次回のスルー電力検出手順の際に、高周波電力を出力する１つの高周波電力ユニットが、今回の高周波電力を出力する１つの高周波電力ユニット（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）と同一の周波数で動作している高周波電力ユニット（例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ）である場合には、周波数の設定を変更した高周波電力発生部（例えば、第２の高周波電力発生部２２０ｂ）の周波数を変更する前の周波数に設定する処理（ステップＳ２２０５）は、スキップしてもよい。
【０２３０】
全ての高周波電力ユニット１４０からのスルー電力の検出が完了したか否かを判定し（ステップＳ２２０６）、完了していない場合（ステップＳ２２０６でＮｏ）、別の高周波電力ユニット１４０を検出対象として（ステップＳ２２０７）、上記の検出対象とした１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の出力電圧を下げる処理（ステップＳ２２０２）から高周波電力発生部の周波数を元の周波数に設定する処理（ステップＳ２２０５）までを繰り返す。
【０２３１】
一方、全ての高周波電力ユニット１４０からのスルー電力の検出が完了した場合（ステップＳ２２０６でＹｅｓ）、このスルー電力検出処理を終了する。
【０２３２】
これにより、全ての高周波電力ユニット１４０間における相互のスルー電力の振幅と位相とを検出できる。
【０２３３】
一方、第１の高周波電力発生部２２０ａ第２の高周波電力発生部２２０ｂが同一の周波数で動作している場合（ステップＳ２２０１でＮｏ）は、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄが同一の周波数で動作している状態となる。このとき、制御部２１０がスルー電力を検出する手順は、図６に示した実施形態１のスルー電力検出の制御手順と同様である。
【０２３４】
＜プレ・サーチ処理＞
図１６は、本実施形態２に係る高周波加熱装置２００の、本加熱前における最適加熱条件の決定処理（プレ・サーチ処理）の制御手順を示すフローチャートである。
【０２３５】
同図に示すプレ・サーチ処理は、図７に示した実施形態１におけるプレ・サーチ処理とほぼ同じであるが、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂに独立に周波数を設定する点が異なる。
【０２３６】
高周波加熱装置２００の制御部２１０は、加熱処理前に、以下の制御手順により、プレ・サーチ処理を行う。なお、以下、第１の高周波電力発生部２２０ａを単に高周波電力発生部２２０ａ、第２の高周波電力発生部２２０ｂを単に高周波電力発生部２２０ｂと記載する。
【０２３７】
図１６に示すように、まず、それぞれの高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数を、予め定められたプレ・サーチ用初期周波数（例えば、第１の高周波電力発生部２２０ａは周波数Ａ０，第２の高周波電力発生部２２０ｂは周波数Ｂ０）にするように、それぞれの高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数を制御する（ステップＳ２３０１）。
【０２３８】
次に、前述した反射電力検出の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ２３０２）。
【０２３９】
全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の検出が完了したら、つぎに、プレ・サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、反射電力の振幅および位相が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２３０３）。
【０２４０】
全ての周波数において反射電力の振幅および位相が検出されていない場合（ステップＳ２３０３でＮｏ）、制御部２１０は、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数を、プレ・サーチ用に予め定められた次の周波数（例えば、第１の高周波電力発生部２２０ａは周波数Ａ１，第２の高周波電力発生部２２０ｂは周波数Ｂ１）にするように、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数を制御する（ステップＳ２３０４）。そして、プレ・サーチ用に予め定められた次の周波数で、上記反射電力の振幅と位相とを検出する処理（ステップＳ２３０２）を繰り返す。
【０２４１】
これにより、制御部２１０は、プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ２３０３でＹｅｓ）。
【０２４２】
プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相との検出が完了した（ステップＳ２３０３でＹｅｓ）場合、続いて、前述したスルー電力検出の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間における、相互のスルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ２３０５）。
【０２４３】
その後、プレ・サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、相互のスルー電力の振幅および位相が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２３０６）。全ての周波数においてスルー電力の振幅および位相が検出されていない場合（ステップＳ２３０６でＮｏ）、言い換えるとスルー電力の振幅および位相が検出されていない周波数がある場合、制御部２１０は以下の処理を行う。制御部２１０は、上記のプレ・サーチ用に予め定められた次の周波数する処理（ステップＳ２３０４）と同様に、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂが発生する高周波電力の周波数を、プレ・サーチ用に予め定められた次の周波数にするように、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数を制御して（ステップＳ２３０７）、上記スルー電力の振幅と位相とを検出する処理（ステップＳ２３０５）を繰り返す。
【０２４４】
これにより、制御部２１０は、プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間における、相互のスルー電力の振幅と位相を検出する（ステップＳ２３０６でＹｅｓ）。
【０２４５】
プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数において、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける反射電力の振幅と位相、および全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間における相互のスルー電力の振幅と位相との検出が完了（ステップＳ２３０６でＹｅｓ）することによって、前述の実施形態１と同様に、各周波数での、各高周波電力発生ユニットの反射電力特性、および各高周波電力発生ユニット間に於ける相互のスルー電力特性を、振幅と位相を用いて表現する図８に示すようなマトリクスが得られる。
【０２４６】
ここで、得られたＳパラメータを用いて高周波加熱装置２００の照射ロスを計算する方法の事例を以下に説明する。
【０２４７】
各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの任意の周波数の組み合わせにおける照射ロスは、検出した振幅と位相とで表されるＳパラメータを使って計算できる。例えば、高周波電力ユニット１４０ａの照射ロスは、高周波電力発生部２２０ａに設定された周波数におけるＳ１１とＳ１２、および高周波電力発生部２２０ｂに設定された周波数におけるＳ１３とＳ１４との総和の大きさを計算することにより得られる。Ｓパラメータの和は、周波数が異なる場合は振幅成分の和として計算でき、周波数が同じである場合は振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算することができる。
【０２４８】
本実施形態においては、２つの高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂを備えるので、それぞれの高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂに設定された周波数の組み合わせにより、第１の高周波電力発生部２２０ａに設定された周波数と、第２の高周波電力発生部２２０ｂに設定された周波数が同一の周波数の場合には、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄが同一の周波数で動作する。よって、Ｓパラメータの和は、前述の実施形態１と同様に、振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算できる（式１−１〜式１−４）。
【０２４９】
一方、第１の高周波電力発生部２２０ａに設定された周波数と、第２の高周波電力発生部２２０ｂに設定された周波数が異なる周波数の場合には、第１の高周波電力ユニット１４０ａと第２の高周波電力ユニット１４０ｂは同一の周波数で動作するので、第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力Ｓ１１，第２の高周波電力ユニット１４０ｂの反射電力Ｓ２２，第１および第２の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ間相互のスルー電力Ｓ１２，Ｓ２１のＳパラメータの和は、ベクトル合成によって計算することができる。同様に、第３の高周波電力ユニット１４０ｃと第４の高周波電力ユニット１４０ｄは同一の周波数で動作するので、第３の高周波電力ユニット１４０ｃの反射電力Ｓ３３，第４の高周波電力ユニット１４０ｄの反射電力Ｓ４４，第３および第４の高周波電力ユニット１４０ｃ，１４０ｄ間相互のスルー電力Ｓ３４，Ｓ４３のＳパラメータの和は、ベクトル合成によって計算することができる。
【０２５０】
しかし、第１および第２の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂと、第３および第４の高周波電力ユニット１４０ｃ，１４０ｄとは動作する周波数が異なる為、第１および第２の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂと、第３および第４の高周波電力ユニット１４０ｃ，１４０ｄ間相互のスルー電力Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４１，Ｓ４２のＳパラメータの和は、振幅成分の和として計算することができる。
【０２５１】
例えば、第１,第２の高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂが、互いに異なる周波数に設定されている時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力Ｓ１１の振幅をＭ11、位相をθ11、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１２の振幅をＭ12、位相をθ12とし、第３の高周波電力ユニット１４０ｃから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１３の振幅をＭ13、位相をθ13とし、第４の高周波電力ユニット１４０ｄから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１４の振幅をＭ14、位相をθ14とした場合、第１の高周波電力ユニット１４０ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜は、次の式３−１で表される。
【０２５２】
【数９】
2011039961.tif 000011
【０２５３】
第２の高周波電力ユニット１４０ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜，第３の高周波電力ユニット１４０ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜，および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの照射ロス｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜も、式３−１と同様に次の式３−２〜式３−４で表される。
【０２５４】
【数１０】
2011039961.tif 000012
【０２５５】
【数１１】
2011039961.tif 000013
【０２５６】
【数１２】
2011039961.tif 000014
【０２５７】
全ての高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄの照射ロスの合計が、その周波数の組み合わせにおける、高周波加熱装置２００全体の照射ロスとなる。
【０２５８】
次に、それぞれの高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量を変化させたときの、照射ロスの計算について説明する。
【０２５９】
例えば、前述と同様に、第１，第２の高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂが、それぞれある異なった周波数に設定されている時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａの可変移相部１４２ａの移相量をφ１だけ変化させ、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの可変移相部１４２ｂの移相量をφ２だけ変化させ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃの可変移相部１４２ｃの移相量をφ３だけ変化させ、第４の高周波電力ユニット１４０ｄの可変移相部１４２ｄの移相量をφ４だけ変化させた時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜，第３の高周波電力ユニット１４０ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜，および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの照射ロス｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜は、それぞれ次の式４−１〜式４−４で表される。
【０２６０】
【数１３】
2011039961.tif 000015
【０２６１】
【数１４】
2011039961.tif 000016
【０２６２】
【数１５】
2011039961.tif 000017
【０２６３】
【数１６】
2011039961.tif 000018
【０２６４】
それぞれの高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量を任意の値だけ変化させたときの、それぞれの高周波電力ユニットにおける照射ロスは、上述の式４−１から式４−４を用いて計算でき、高周波加熱装置２００全体の照射ロスも計算できる。
【０２６５】
上述の通り、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との情報を基づいて、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数と、各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算し、最も高周波加熱装置２００全体の照射効率が良いそれぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数および可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の組み合わせを決定する（ステップＳ２３０９）。
【０２６６】
続いて、ステップＳ２３０９で決定した周波数および移相量の組み合わせにするように、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数、および可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量をそれぞれ設定し（ステップＳ２３１０）、プレ・サーチ処理を終了する。
【０２６７】
以上のように、本処理は、実施形態１のプレ・サーチ処理と比較して、第１の高周波電力発生部２２０ａで発生する高周波電力の周波数と、第２の高周波電力発生部２２０ｂで発生する高周波電力の周波数とを独立に設定することができるので、反射電力およびスルー電力の検出をより短時間で実行できる。
【０２６８】
また、実施形態１のプレ・サーチ処理と同様に、プレ・サーチ処理の設定周波数において各高周波電力ユニット１４０における反射電力およびスルー電力を個別に検出した振幅と位相との結果を用いて、高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数ごとに、可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算する。よって、最も高周波加熱装置２００全体の照射効率が良い高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数の組み合わせと、可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の組み合わせとを、少なくとも１つの移相量の組み合わせについてのみ実測することで決定できる。
【０２６９】
これにより、全ての高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、ユーザが高周波加熱装置２００の使用開始ボタンを押して実際に本加熱処理を行う前に、最適な加熱の周波数条件を決定するプレ・サーチ処理を短時間に行うことができる。
【０２７０】
例えば、設定可能な周波数を、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの１ＭＨｚ間隔の１０１ポイントとし、設定可能な移相量を０度〜３６０度の３０度間隔の１２ポイントとして、４つの高周波電力ユニット１４０で測定した場合を考える。現在、周波数１ポイントを測定するためには約０．１ｍｓが必要であり、すべての組み合わせである１２４×１０１２回の実測を完了するには約６時間が必要となる。すなわち、高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数の組み合わせと、各高周波電力ユニットの可変移相部１４２の移相量の組み合わせとを実測した場合、ユーザが加熱を開始する前に約６時間もの時間を要することになり、非現実的となる。
【０２７１】
これに対し、本実施形態の構成では、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの周波数帯域の１０１ポイントについて、各高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量をある任意の１点に設定した状態で、各高周波電力ユニット１４０で反射電力とスルー電力との同相検波信号Ｉと直交検波信号Ｑとを実測して振幅と位相とを計算するのみなので、１０１×４ポイントの実測にかかる時間は４０ｍｓ程度で、周波数毎の反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を得ることができる。この１０１×４ポイントの振幅と位相とから表されるＳパラメータが得られた後は、実測よりも遙かに早い制御部２１０による計算によって、最適な照射効率が実現できる各高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数の組み合わせと、各可変移相部１４２の移相量の組み合わせとを決定すれば良く、ユーザの加熱準備時間として一般的に許容されている１秒以下の加熱までの準備時間を十分に実現できる。
【０２７２】
さらに、本実施の形態の構成では、前述の実施形態１と同様に、各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の最適な組合せを計算する過程において、ベクトル合成の性質を利用することにより、計算処理数を減らして、さらなる計算時間の短縮を図ることができる。
【０２７３】
なお、本実施形態では、全ての反射電力の振幅と位相とを検出した後に、全てのスルー電力の振幅と位相とを検出するように説明しているが、全てのスルー電力の振幅と位相の検出を完了してから、全ての反射電力の振幅と位相とを検出しても良いし、反射電力の振幅と位相とスルー電力の振幅と位相とを交互に検出してもよい。また、スルー電力の振幅と位相とを検出している際に、高周波電力を出力している高周波電力発生ユニットについては、反射電力の振幅と位相とを同時に検出できるので、スルー電力の振幅と位相と反射電力の振幅と位相とを同時に検出してもよい。
【０２７４】
＜再サーチ処理＞
図１７は、本実施形態２に係る高周波加熱装置２００の、再サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。
【０２７５】
高周波加熱装置２００の制御部２１０は、加熱処理中に、以下の制御手順により、再サーチ処理を行う。
【０２７６】
同図に示す再サーチ処理は、図１２に示した実施形態１における再サーチ処理とほぼ同じであるが、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂに独立に周波数を設定する点が異なる。
【０２７７】
図１７に示すように、制御部２１０は、まず、現在加熱処理に使用されている周波数および移相量における、各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを、図１４および図１５に示した反射電力検出の制御手順およびスルー電力検出の制御手順により検出し、高周波加熱装置２００全体の現在の照射効率を算出する（ステップＳ２４０１）。
【０２７８】
次に、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数を予め定められた再サーチ用周波数になるように制御して（ステップＳ２４０２）、前述した反射電力検出の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ２４０３）。
【０２７９】
その後、前述したスルー電力検出の制御手順により、全ての高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄ間におけるスルー電力の振幅および位相を検出する（ステップＳ２４０４）。
【０２８０】
次に、再サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、反射電力およびスルー電力が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２４０５）。全ての周波数において反射電力およびスルー電力の振幅および位相が検出されていない場合（ステップＳ２４０５でＮｏ）、言い換えると反射電力およびスルー電力の振幅および位相が検出されていない周波数がある場合、以下の処理を行う。制御部２１０は、それぞれの高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂが発生する高周波電力の周波数を、再サーチ用に予め定められた次の周波数にするように、高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂを制御することにより、次の周波数を設定して（ステップＳ２４０６）、上記反射電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ２４０３）及びスルー電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ２４０４）を繰り返す。
【０２８１】
これを繰り返して、予め定められた全ての再サーチ用の周波数を更新しながら、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを検出する。
【０２８２】
全ての再サーチ用周波数で、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との検出が完了した（ステップＳ２４０５でＹｅｓ）場合、プレ・サーチ処理で説明した通りに、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との情報に基づいて、それぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算により推定する（ステップＳ２４０７）。なお、この処理（ステップＳ２４０７）での処理内容は、図１６に示した周波数ごとに各移相量を変化させた場合の照射効率を推定する処理（ステップＳ２３０８）と同様である。
【０２８３】
次に、高周波加熱装置２００全体の最良の照射効率の値を算出する（ステップＳ２４０８）。
【０２８４】
そして、再サーチにより算出された最良の照射効率の値（ステップＳ２４０８で算出された値）と、先に算出した高周波加熱装置２００全体の現在の照射効率の値とをそれぞれ比較する（ステップＳ２４０９）。
【０２８５】
ここで、再サーチにより算出した最良の照射効率の値が、先に算出した現在の照射効率の値よりも良好な値となる場合は、再サーチにより算出した最良の照射効率となる周波数および移相量にするように、対応する高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数、および可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量をそれぞれ制御する（ステップＳ２４１０）。つまり、高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数、および可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの移相量を更新する。一方、先に算出した現在の照射効率の値が、再サーチにより算出した最良の照射効率の値よりも良好な値となる場合は、再サーチを実行する前の元の周波数にするように、対応する高周波電力発生部２２０ａおよび２２０ｂの周波数を制御する（ステップＳ２４１１）。
【０２８６】
なお、再サーチにより算出した、ある周波数および位相条件における最良の照射効率の値が、現在の照射効率の値よりも良好となる場合であっても、たとえば、１つの高周波電力ユニット１４０における逆流電力の電力値が、予め定められた閾値を超えてしまう条件であれば、選択する必要はない。つまり、各高周波電力ユニット１４０における逆流電力の電力値が、予め定められた閾値を超えない条件の中で、最良の照射効率となる条件を選び出してもよい。この閾値は、例えば、半導体素子を含んだ増幅器の故障を防ぐために、増幅器が持つ周波数毎の耐電圧特性によって決めればよい。
【０２８７】
これにより、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより最適加熱条件が変化した場合でも、再サーチ処理により常に最適加熱条件の下に加熱できる。
【０２８８】
また、高周波加熱装置２００全体の最良の照射効率の値を算出する処理（ステップＳ２４０８）において最良の照射効率を算出する際、設定周波数において各高周波電力ユニット１４０における反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを個別に検出した結果を用いて、高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算し、最も照射効率が良いそれぞれの高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数の値と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の値を決定することができる。これにより、高周波電力発生部２２０ａ，２２０ｂの周波数と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの全ての移相量の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、再サーチ処理を短時間に行うことができ、被加熱物の温度変化等によって再設定が必要な時間を含めた温め時間の延長を短くでき、ユーザの加熱の待ち時間を軽減できる。
【０２８９】
なお、再サーチ処理の開始のタイミングは、前述の実施形態１と同様に、加熱処理中に、常時もしくは定期的に、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから、同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）を取り込んで検出した反射電力の振幅と位相とから算出した電力値と、予め定められた閾値とを比較し、少なくとも１つ以上の高周波電力ユニットにおける逆流電力の電力値が、その閾値を越えた場合に実行してもよい。
【０２９０】
これにより、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより、反射電力およびスルー電力の大きさが変化した場合でも、予め閾値を定め、これを超えた場合に再サーチ処理を行うことにより、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、実施形態１に係る高周波加熱装置１００と同様に、常に最適加熱条件の下で被加熱物を加熱できる。
【０２９１】
なお、前述したプレ・サーチ処理および再サーチ処理を実行する際に、制御部２１０は、サーチ処理中に過大な反射電力やスルー電力による高周波加熱装置２００の故障を防ぐ為に次のようなことしてもよい。特に半導体素子を含んだ増幅器の故障を防ぐ為にの故障を防ぐ為に次のようなことしてもよい。具体的には、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから出力される高周波電力の値を、本加熱の際の高周波電力の値よりも小さい値になるように、それぞれの高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄの増幅利得を制御してもよい。
【０２９２】
以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、複数の高周波電力発生部である第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂを備える。これにより、実施形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、高周波電力ユニット１４０それぞれにおける反射電力の検出に要する時間を短縮できる。これにより、ユーザが高周波加熱装置２００の使用開始ボタンを押して実際に本加熱処理を行う前に、より短時間に最適な周波数の組み合わせ、および、移相量の組み合わせを決定することができ、ユーザの利便性を向上させる。
【０２９３】
また、実施形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、２つの高周波電力発生部である第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂを有し、それらが発生する高周波電力の周波数を互いに独立とできる。よって、高周波加熱装置２００は、加熱室へ放射する複数の高周波電力の周波数における自由度が高くなるので、最大照射効率が向上する。
【０２９４】
（実施形態３）
本実施形態に係る高周波加熱装置は、実施形態２に係る高周波加熱装置２００が２つの高周波電力発生部を有しているのに対し、高周波加熱装置が４つの高周波電力ユニット各々に高周波電力を供給する４つの高周波電力発生部を有している点が異なる。この構成により、全ての高周波電力ユニットから発生される高周波の周波数を個別に制御することができるため、最大照射効率を更に高めることができる。以下、実施形態２との相違点を中心に、本発明の実施形態３を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態３の説明において、前述の実施形態１および実施形態２と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施形態１および実施形態２と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。
【０２９５】
図１８は、本発明の実施形態３における、高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【０２９６】
同図に示す高周波加熱装置３００は、図１３に示した高周波加熱装置２００と比較して、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂに代わり、第１の高周波電力発生部３２０ａと、第２の高周波電力発生部３２０ｂと、第３の高周波電力発生部３２０ｃと、第４の高周波電力発生部３２０ｄとを備え、制御部２１０に代わり、制御部３１０を備えている。それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの構成は、前述の実施形態１および２と同じであるので、説明は省略する。なお、第１〜第４の高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄを、高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄと記載する場合がある。
【０２９７】
第１の高周波電力発生部３２０ａで発生された高周波電力は、第１の高周波電力ユニット１４０ａへ、第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生された高周波電力は、第２の高周波電力ユニット１４０ｂへ、第３の高周波電力発生部３２０ｃで発生された高周波電力は、第３の高周波電力ユニット１４０ｃへ、第４の高周波電力発生部３２０ｄで発生された高周波電力は、第４の高周波電力ユニット１４０ｄへ、それぞれ入力される。それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄから、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄへ入力された高周波電力は、それぞれ、分配部１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄを介して、可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄへ入力される。可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄへ入力された高周波電力は移相処理を施され、高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄへ入力される。高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄに入力された高周波電力は、対象物の加熱処理に適した電力に増幅され、方向性結合部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄを介して、放射部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄより対象物に照射される。
【０２９８】
制御部３１０は、図１３に示した制御部２１０と比較して、高周波電力増幅部１４３ａ〜１４３ｄへ、それぞれ、周波数制御信号Ｃｆｒｅｑ１〜Ｃｆｒｅｑ４を出力する。具体的には、制御部３１０は、高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ、可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄ、および高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄにそれぞれ接続されており、各々の高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄにそれぞれの周波数制御信号Ｃｆｒｅｑ１、Ｃｆｒｅｑ２、Ｃｆｒｅｑ３、Ｃｆｒｅｑ４を出力する。
【０２９９】
それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄは、制御部３１０から入力された個別の周波数制御信号Ｃｆｒｅｑ１、Ｃｆｒｅｑ２、Ｃｆｒｅｑ３、Ｃｆｒｅｑ４に応じてそれぞれの周波数を変化させる。
【０３００】
図１８の高周波加熱装置３００の基本的な制御手順は、前述の実施形態１で説明した図４に示した、図１の高周波加熱装置１００の基本的な制御手順を示すフローチャートと同様である。
【０３０１】
ただし、前述の図１で説明した高周波加熱装置１００は、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄは同じ周波数で動作するのに対して、本実施形態の図１８に示す高周波加熱装置３００においては、第１の高周波電力ユニット１４０ａは、第１の高周波電力発生部３２０ａの周波数で動作し、第２の高周波電力ユニット１４０ｂは、第２の高周波電力発生部３２０ｂの周波数で動作し、第３の高周波電力ユニット１４０ｃは、第３の高周波電力発生部３２０ｃの周波数で動作し、第４の高周波電力ユニット１４０ｄは、第４の高周波電力発生部３２０ｄの周波数で、それぞれ動作する。
【０３０２】
上述の高周波加熱装置３００の構成によれば、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数を実際に変化させて高周波電力を放射させた場合に、直交検波部１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄにおいて検出された同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）と、直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）とから、高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄのそれぞれにおける周波数毎の、反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を検出する（求める）ことができる。
【０３０３】
この得られた周波数毎の反射による逆流電力の振幅と位相および通り抜けによる逆流電力の振幅と位相の値を用いて、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数と、各々の可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算する。そして、計算結果から最も高周波加熱装置３００全体の照射効率が良いそれぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数の組み合わせと、各々の可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の組み合わせとを決定することができる。すなわち、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数と、各々の可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量のすべての組み合わせにおいて実際に測定することなく、最低限の実測値から最適な照射効率を計算で求めることができる。よって、時間がかかる実測を少なくすることができる。これにより、ユーザが高周波加熱装置の加熱をスタートしてから実際に加熱が始まる前までの高効率の照射を見つけるための準備時間を短くすることができる。
【０３０４】
高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの具体的な構成は、前述した実施形態１で説明した、図２に示す高周波電力発生部１２０の具体的な構成と同一であるので、説明は省略する。
【０３０５】
なお、図１８において、高周波加熱装置３００は、４つの高周波電力発生部と４つの高周波電力ユニット１４０で構成されているが、高周波電力発生部の数と高周波電力ユニット１４０の数が同数であればよく、その数量に限定されるものではない。
【０３０６】
＜反射電力の検出方法＞
図１９は、本実施形態３に係る高周波加熱装置３００の反射電力検出の制御手順を示すフローチャートである。
【０３０７】
高周波加熱装置３００の制御部３１０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの反射電力の検出を行う。
【０３０８】
同図に示す反射電力検出方法は、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄが、全て異なる周波数で動作している場合と、２個以上の高周波電力発生部が同一の周波数で動作している場合とで異なる。
【０３０９】
まず、第１〜第４の高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄで、発生されている高周波電力の周波数が互いに異なるか否かを判定する（ステップＳ３１０１）。
【０３１０】
それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄが全て異なる周波数で動作している場合（ステップＳ３１０１でＹｅｓ）は、制御部３１０は、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄからの、同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）を取り込み、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける逆流電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ３１０２）。この処理は、各高周波電力ユニット１４０間において、並行して実施できる。これにより、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの反射電力を短時間で検出できる。
【０３１１】
一方、２個以上の高周波電力発生部が同一の周波数で動作している場合（ステップＳ３１０１でＮｏ、例えば、第１の高周波電力発生部３２０ａが周波数Ａで動作し、第２および第３の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃが周波数Ｂで動作し、第４の高周波電力発生部３２０ｄが周波数Ｃで動作している場合）は、他の高周波電力ユニット１４０と周波数が重複するか否かを判定する（ステップＳ３１０３）。
【０３１２】
制御部３１０は、他の高周波電力ユニット１４０と周波数が重複しない高周波電力ユニット（ステップＳ３１０３でＮｏ、例えば、第１および第４の高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｄ）については、重複しない高周波電力ユニット１４０の同相検波信号および直交検波信号を取り込み、重複しない高周波電力ユニット１４０の逆流電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ３１０４）。この処理は、他の高周波電力ユニット１４０と周波数が重複しない高周波電力ユニット１４０間において、並行して実施できる。これにより、他の高周波電力ユニット１４０と周波数が重複しない高周波電力ユニット１４０の反射電力を短時間で検出できる。
【０３１３】
一方、他の高周波電力ユニット１４０と周波数が重複する高周波電力ユニット１４０（ステップＳ３１０３でＹｅｓ、例えば、第２および第３の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ）について（ステップＳ３１０３でＹｅｓの場合）は、制御部３１０は、１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ）以外の高周波電力ユニット１４０（例えば、第３の高周波電力ユニット１４０ｃ）の出力電力が、当該１つの高周波電力ユニット１４０の反射電力の検出に影響を与えないレベルになるよう制御する（ステップＳ３１０５）。当該１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の、高周波電力増幅部の増幅利得を制御した後、制御部３１０は、反射電力を検出しようとする当該１つの高周波電力ユニット１４０の同相検波信号および直交検波信号を取り込み、当該１つの高周波電力ユニット１４０の逆流電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ３１０６）。
【０３１４】
次に、全ての高周波電力ユニット１４０において、上記処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ３１０７）、完了していない場合（ステップＳ３１０７でＮｏ）、別の高周波電力ユニット１４０を検出対象として（ステップＳ３１０８）上記の検出対象とした１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の出力電圧を下げる処理（ステップＳ３１０５）および当該検出対象とした高周波電力ユニット１４０における逆流電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ３１０６）を繰り返す。
【０３１５】
一方、全ての高周波電力ユニット１４０において、上記処理が完了している場合（ステップＳ３１０７でＹｅｓ）、処理を終了する。これにより、他の高周波電力ユニット１４０と周波数が重複する高周波電力ユニット１４０の反射電力を検出できる。
【０３１６】
以上のように、他の高周波電力ユニット１４０と周波数が重複しない高周波電力ユニット１４０に関しては、同時に反射電力を検出できるので、短時間に反射電力の検出が可能となる。本実施形態に係る高周波加熱装置３００は、各高周波電力ユニット１４０に対応して、周波数を独立に設定できるので、実施形態２に係る高周波加熱装置２００と比較して、より短時間に反射電力の振幅および位相を検出できる。
【０３１７】
＜スルー電力の検出方法＞
図２０は、本実施形態３に係る高周波加熱装置３００のスルー電力検出の第１の制御手順を示すフローチャートである。
【０３１８】
高周波加熱装置３００の制御部３１０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間相互のスルー電力の検出を行う。
【０３１９】
同図に示すように、制御部３１０は、まず、任意の１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、周波数Ａで動作している、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）のみ高周波電力を出力し、他の高周波電力ユニット１４０（例えば、任意の周波数で動作している、第２，第３，第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）の出力電力を、各高周波電力ユニット１４０における反射電力の検出レベルが充分に小さくなるように、それぞれの高周波電力ユニット１４０の高周波電力増幅部の増幅利得を制御する（ステップＳ３２０１）。
【０３２０】
次に、制御部３１０は、高周波電力の出力レベルを小さくするように制御した、他の高周波電力ユニット１４０（例えば、第２，第３，第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）に高周波電力をそれぞれ供給している、高周波電力発生部（例えば、第２，第３，第４の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ）の周波数を、高周波電力が出力されている１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）に高周波電力を供給している、高周波電力発生部（例えば、第１の高周波電力発生部３２０ａ）と同じ周波数（例えば、周波数Ａ）にするように、それぞれの高周波電力発生部（例えば、第２，第３，第４の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ）の周波数を制御する（ステップＳ３２０２）。
【０３２１】
制御部３１０は、他のそれぞれの高周波電力ユニット１４０（例えば、第２，第３，第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）の同相検波信号および直交検波信号を取り込み、高周波電力が出力されている１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）から、他のそれぞれの高周波電力ユニット１４０（例えば、第２，第３，第４の高周波電力ユニット１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ）へのスルー電力（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａから第２の高周波電力ユニット１４０ｂへのスルー電力、第１の高周波電力ユニット１４０ａから第３の高周波電力ユニット１４０ｃへのスルー電力、および第１の高周波電力ユニット１４０ａから第４の高周波電力ユニット１４０ｄへのスルー電力）の振幅と位相とを検出する（ステップＳ３２０３）。
【０３２２】
次に、全ての高周波電力ユニット１４０からのスルー電力の検出が完了したか否かを判定し（ステップＳ３２０４）、完了していない場合（ステップＳ３２０４でＮｏ）、別の高周波電力ユニット１４０を検出対象として（ステップＳ３２０５）、上記の検出対象とした１つの高周波電力ユニット１４０以外の高周波電力ユニット１４０の出力電圧を下げる処理（ステップＳ３２０２）から他の高周波電力ユニット１４０において逆流電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ３２０３）までを繰り返す。
【０３２３】
一方、全ての高周波電力ユニット１４０からのスルー電力の検出が完了した場合（ステップＳ３２０４でＹｅｓ）、このスルー電力検出処理を終了する。
【０３２４】
これにより、全ての高周波電力ユニット１４０間における相互のスルー電力の振幅と位相とを検出する。
【０３２５】
なお、スルー電力の検出は以下のように実施してもよい。
【０３２６】
図２１は、本実施形態による高周波加熱装置３００の、スルー電力検出の第２の制御手順を示すフローチャートである。
【０３２７】
同図に示すように、制御部３１０は、まず、任意の１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、周波数Ａで動作している、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）のみ出力電力を、その高周波電力ユニット１４０における反射電力の検出レベルが充分に小さくなるように、高周波電力増幅部の増幅利得を制御する（ステップＳ３３０１）。
【０３２８】
次に制御部３１０は、出力電力が小さくなるように制御した１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）に高周波電力を供給している高周波電力発生部（例えば、第１の高周波電力発生部３２０ａ）の周波数を、他の高周波電力ユニット（例えば、周波数Ｂで動作している第２の高周波電力ユニット１４０ｂ、周波数Ｃで動作している第３の高周波電力ユニット１４０ｃ、および周波数Ｄで動作している第４の高周波電力ユニット１４０ｄ）の内のいずれか１つの高周波電力ユニット（例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ）に高周波電力を供給している、高周波電力発生部（例えば、第２の高周波電力発生部３２０ｂ）が動作している周波数（例えば、周波数Ｂ）と同じ周波数になるように制御する（ステップＳ３３０２）。
【０３２９】
次に制御部３１０は、出力電力が小さくなるように制御した１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）の同相検波信号および直交検波信号を取り込み、同じ周波数で動作している他の１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ）から、出力電力が小さくなるように制御した１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）への逆流電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ３３０３）。
【０３３０】
そして、他のすべての高周波電力ユニット１４０から出力電力が小さくなるように制御した１つの高周波電力ユニット１４０への逆流電力の振幅と位相とを検出したか否ｋを判定する（ステップＳ３３０４）。
【０３３１】
完了していない場合（ステップＳ３３０４でＮｏ）、出力電力が小さくなるように制御した１つの高周波電力ユニット１４０に対応する周波数を、他の１つの高周波電力ユニット１４０に対応する周波数（例えば、周波数Ｃ）に設定し（ステップＳ３３０５）、以下の処理を繰り返す。つまり、上記の出力電力が小さくなるように制御した１つの高周波電力ユニット１４０に対応する周波数を他の１つの高周波電力ユニット１４０に対応する周波数に設定する処理（ステップＳ３３０２）および逆流電力の振幅と位相を検出する処理（ステップＳ３３０３）を繰り返す。
【０３３２】
これにより、他の全ての高周波電力ユニット１４０（例えば、第２〜第４の高周波電力ユニット１４０ｂ〜１４０ｄ）から、出力電力が小さくなるように制御した１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａ）へのスルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ３３０４でＹｅｓ）。
【０３３３】
次に、制御部３１０は、全ての高周波電力ユニット１４０においてスルー電力の検出が完了したか否かを判定し（ステップＳ３３０６）、完了していない場合（ステップＳ３３０６でＮｏ）、次の任意の１つの高周波電力ユニット１４０（例えば、周波数Ｂで動作している、第２の高周波電力ユニット１４０ｂ）を検出対象とする（ステップＳ３３０７）。
【０３３４】
そして、新たに検出対象とした１つの高周波電力ユニット１４０の出力電力を下げる処理（ステップＳ３３０１）以降の処理を繰り返す。
【０３３５】
一方、全ての高周波電力ユニット１４０において、スルー電力の検出が完了した場合（ステップＳ３３０６でＹｅｓ）、このスルー電力検出処理を完了する。
【０３３６】
これにより、全ての高周波電力ユニット１４０間の相互スルー電力の振幅と位相とを検出できる。
【０３３７】
＜プレ・サーチ処理＞
本実施形態３による本加熱前における最適加熱条件の決定処理（プレ・サーチ処理）は実施形態２で示した図１６と同様の制御手順で行う。
【０３３８】
プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数において、全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄにおける反射電力の振幅と位相、および全ての高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ間における相互のスルー電力の振幅と位相との検出が完了することによって、前述の実施形態１および実施形態２と同様に、各周波数での、各高周波電力発生ユニットの反射電力特性、および各高周波電力発生ユニット間に於ける相互のスルー電力特性を、振幅と位相を用いて表現する、図８に示すようなマトリクスが得られる。
【０３３９】
ここで、得られたＳパラメータを用いて高周波加熱装置３００の照射ロスを計算する方法の事例を以下に説明する。
【０３４０】
各高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの任意の周波数の組み合わせにおける照射ロスは、検出した振幅と位相とで表されるＳパラメータを使って計算できる。
【０３４１】
例えば、第１の高周波電力ユニット１４０ａの照射ロスは、第１の高周波電力発生部３２０ａに設定された周波数におけるＳ１１、第２の高周波電力発生部３２０ｂに設定された周波数におけるＳ１２、第３の高周波電力発生部３２０ｃに設定された周波数におけるＳ１３、および第４の高周波電力発生部３２０ｄに設定された周波数におけるＳ１４の総和の大きさを計算することにより得られる。Ｓパラメータの和を計算するときは、周波数が異なる場合は振幅成分の和として計算でき、周波数が同じである場合は振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算することができる。
【０３４２】
本実施形態においては、４つの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄと、４つの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄを備え、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄが、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄに１対１で対応しているので、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄに設定された周波数の組み合わせにより、各高周波電力ユニット１４０における、Ｓパラメータの和を計算する方法が異なる。
【０３４３】
全ての高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄが同一の周波数で動作している場合は、前述の実施形態１と同様に、それぞれの高周波電力ユニット１４０におけるＳパラメータの和は、振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算することができる（式１−１〜式１−４）。
【０３４４】
次に、全ての高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄが異なる周波数で動作している場合（例えば、第１の高周波電力発生部３２０ａが周波数Ａで動作し、第２および第３の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃが周波数Ｂで動作し、第４の高周波電力発生部３２０ｄが周波数Ｃで動作している場合）は、それぞれの高周波電力ユニット１４０におけるＳパラメータの和は、振幅成分の和として計算することができる。
【０３４５】
例えば、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄが、全て異なった周波数に設定されている時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力Ｓ１１の振幅をＭ11、位相をθ11、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１２の振幅をＭ12、位相をθ12とし、第３の高周波電力ユニット１４０ｃから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１３の振幅をＭ13、位相をθ13とし、第４の高周波電力ユニット１４０ｄから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１４の振幅をＭ14、位相をθ14とした場合、第１の高周波電力ユニット１４０ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜は、次の式で表される。
｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜＝Ｍ11＋Ｍ12＋Ｍ13＋Ｍ14・・・・・（式５−１）
【０３４６】
第２の高周波電力ユニット１４０ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜，第３の高周波電力ユニット１４０ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜，および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの照射ロス｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜も、式５−１と同様に、それぞれ次の式で計算できる。
｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜＝Ｍ21＋Ｍ22＋Ｍ23＋Ｍ24・・・・・（式５−２）
｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜＝Ｍ31＋Ｍ32＋Ｍ33＋Ｍ34・・・・・（式５−３）
｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜＝Ｍ41＋Ｍ42＋Ｍ43＋Ｍ44・・・・・（式５−４）
【０３４７】
全ての高周波電力ユニット１４０の照射ロスの合計が、その周波数の組み合わせにおける、装置全体の照射ロスとなる。
【０３４８】
次に、同一の周波数で動作している高周波電力発生部と、異なる周波数で動作している高周波電力発生部が混在している場合、例えば、第２および第３の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃが同一の周波数で動作し、第１の高周波電力発生部３２０ａと、第２の高周波電力発生部３２０ｂ（または、第３の高周波電力発生部３２０ｃ）と、第４の高周波電力発生部３２０ｄとが異なる周波数で動作している場合（例えば、第１の高周波電力発生部３２０ａが周波数Ａで動作し、第２および第３の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃが周波数Ｂで動作し、第４の高周波電力発生部３２０ｄが周波数Ｃで動作している場合）は、それぞれの高周波電力ユニット１４０におけるＳパラメータの和は、周波数が異なるＳパラメータ同士は振幅成分の和として計算でき、周波数が同一であるＳパラメータ同士は振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算することができる。
【０３４９】
例えば、前述の例のように、第２および第３の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃが同一の周波数で動作し、第１の高周波電力発生部３２０ａと、第２の高周波電力発生部３２０ｂ（または、第３の高周波電力発生部３２０ｃ）と、第４の高周波電力発生部３２０ｄとが異なる周波数で動作している時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａの反射電力Ｓ１１の振幅をＭ11、位相をθ11、第２の高周波電力ユニット１４０ｂから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１２の振幅をＭ12、位相をθ12とし、第３の高周波電力ユニット１４０ｃから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１３の振幅をＭ13、位相をθ13とし、第４の高周波電力ユニット１４０ｄから第１の高周波電力ユニット１４０ａへのスルー電力Ｓ１４の振幅をＭ14、位相をθ14とした場合、第１の高周波電力ユニット１４０ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜は、次の式で表される。
【０３５０】
【数１７】
2011039961.tif 000019
【０３５１】
第２の高周波電力ユニット１４０ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜，第３の高周波電力ユニット１４０ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜，および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの照射ロス｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜も、式６−１と同様に、それぞれ次の式で計算できる。
【０３５２】
【数１８】
2011039961.tif 000020
【０３５３】
【数１９】
2011039961.tif 000021
【０３５４】
【数２０】
2011039961.tif 000022
【０３５５】
全ての高周波電力ユニット１４０の照射ロスの合計が、その周波数の組合せにおける、装置全体の照射ロスとなる。
【０３５６】
次に、それぞれの高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量を変化させた時の、照射ロスの計算について説明する。
【０３５７】
例えば、前述と同様に、第２および第３の高周波電力発生部３２０ｂ，３２０ｃが同一の周波数で動作し、第１の高周波電力発生部３２０ａと、第２の高周波電力発生部３２０ｂ（または、第３の高周波電力発生部３２０ｃ）と、第４の高周波電力発生部３２０ｄとが異なる周波数で動作している時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａの可変移相部１４２ａの移相量をφ１だけ変化させ、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの可変移相部１４２ｂの移相量をφ２だけ変化させ、第３の高周波電力ユニット１４０ｃの可変移相部１４２ｃの移相量をφ３だけ変化させ、第４の高周波電力ユニット１４０ｄの可変移相部１４２ｄの移相量をφ４だけ変化させた時の、第１の高周波電力ユニット１４０ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３＋Ｓ１４｜、第２の高周波電力ユニット１４０ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４｜，第３の高周波電力ユニット１４０ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３＋Ｓ３４｜，および第４の高周波電力ユニット１４０ｄの照射ロス｜Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４｜は、それぞれ次の式で表される。
【０３５８】
【数２１】
2011039961.tif 000023
【０３５９】
【数２２】
2011039961.tif 000024
【０３６０】
【数２３】
2011039961.tif 000025
【０３６１】
【数２４】
2011039961.tif 000026
【０３６２】
それぞれの高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量を任意の値だけ変化させた時の、それぞれの高周波電力ユニット１４０における照射ロスは、上述の式７−１から式７−４を用いて計算でき、装置全体の照射ロスも計算できる。
【０３６３】
上述の通り、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との情報を基づいて、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数と、各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算し、最も高周波加熱装置３００全体の照射効率が良いそれぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数および可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を決定する。
【０３６４】
続いて、決定した周波数および移相量にするように、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数、および可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量をそれぞれ制御する。
【０３６５】
以上のように、本処理は、設定周波数において各高周波電力ユニット１４０における反射電力およびスルー電力を個別に検出した振幅と位相との結果を用いて、高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算して、最も高周波加熱装置３００全体の照射効率が良い高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数の値と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の値を決定することができる。これにより、全ての高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、ユーザが高周波加熱装置３００の使用開始ボタンを押して実際に本加熱処理を行う前に、最適な加熱の周波数条件を決定するプレ・サーチ処理を短時間に行うことができる。
【０３６６】
例えば、設定可能な周波数を、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの１ＭＨｚ間隔の１０１ポイントとし、設定可能な移相量を０度〜３６０度の３０度間隔の１２ポイントとして、４つの高周波電力ユニット１４０で測定した場合を考える。現在、周波数１ポイントを測定するためには約０．１ｍｓが必要であり、すべての組み合わせである１２４×１０１４回の実測を完了するには約６万時間が必要となる。すなわち、高周波電力発生部の周波数と各高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量のすべての周波数の組み合わせを実測した場合、ユーザが加熱を開始する前に約６万時間もの時間を要することになり、非現実的となる。
【０３６７】
これに対し、本実施形態の構成では、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの周波数帯域の１０１ポイントについて、各高周波電力ユニット１４０の可変移相部１４２の移相量をある任意の１点に設定した状態で、各高周波電力ユニット１４０で反射電力とスルー電力との同相検波信号と直交検波信号とを実測して振幅と位相とを計算するのみなので、１０１×４ポイントの実測にかかる時間４０ｍｓ程度で、周波数毎の反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を得ることができる。この１０１×４ポイントの振幅と位相とから表されるＳパラメータが得られた後は、実測よりも遙かに早い制御部３１０による計算によって、最適な照射効率が実現できる各高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄの周波数の組み合わせと、各可変移相部１４２の移相量の組み合わせとを決定すれば良く、ユーザの加熱準備時間として一般的に許容されている１秒以下の加熱までの準備時間を十分に実現できる。
【０３６８】
さらに、前述の実施形態１および２と同様に、各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の最適な組合せを計算する過程において、ベクトル合成の性質を利用することにより、計算処理数を減らして、さらなる計算時間の短縮が図れる。
【０３６９】
なお、本実施形態では、全ての反射電力の振幅と位相とを検出した後に、全てのスルー電力の振幅と位相とを検出するように説明しているが、全てのスルー電力の振幅と位相の検出を完了してから、全ての反射電力の振幅と位相とを検出しても良いし、反射電力の振幅と位相とスルー電力の振幅と位相とを交互に検出してもよい。また、スルー電力の振幅と位相とを検出している際に、高周波電力を出力している高周波電力発生ユニットについては、反射電力の振幅と位相とを同時に検出できるので、スルー電力の振幅と位相と反射電力の振幅と位相とを同時に検出してもよい。
【０３７０】
＜再サーチ処理＞
本実施形態３による再サーチ処理は実施形態２で示した図１７と同様の制御手順で行う。
【０３７１】
本処理は、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより最適加熱条件が変化した場合でも、再サーチ処理により常に最適加熱条件の下に加熱できる。また、最良の照射効率を算出する際、設定周波数において各高周波電力ユニット１４０における反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを個別に検出した結果を用いて、高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数と可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算し、最も照射効率が良いそれぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数の値と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの移相量の値を決定することができる。
【０３７２】
これにより、全ての、それぞれの高周波電力発生部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄの周波数と各可変移相部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの全ての移相量の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、再サーチ処理を短時間に行うことができ、被加熱物の温度変化等によって再設定が必要な時間を含めた温め時間の延長を短くでき、ユーザの加熱の待ち時間を軽減できる。
【０３７３】
なお、再サーチにより算出した、ある周波数および位相条件における最良の照射効率の値が、現在の照射効率の値よりも良好となる場合であっても、たとえば、１つの高周波電力ユニット１４０における逆流電力の電力値が予め定められた閾値を超えてしまう条件であれば、選択する必要はない。つまり、各高周波電力ユニット１４０における逆流電力の電力値が、予め定められた閾値を超えない条件の中で、最良の照射効率となる条件を選び出してもよい。この閾値は、例えば、半導体素子を含んだ増幅器の故障を防ぐために、増幅器が持つ周波数毎の耐電圧特性によって決めればよい。
【０３７４】
また、再サーチ処理の開始のタイミングは、前述の実施形態１と同様に、加熱処理中に常時もしくは定期的に、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから、同相検波信号Ｉ（１）〜Ｉ（４）および直交検波信号Ｑ（１）〜Ｑ（４）を取り込んで検出した反射電力の振幅と位相とから算出した電力値と、予め定められた閾値とを比較し、少なくとも１つ以上の高周波電力ユニット１４０における反射電力の電力値が、その閾値を越えた場合に実行してもよい。
【０３７５】
これにより、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより反射電力およびスルー電力の大きさが変化した場合でも、予め閾値を定め、これを超えた場合に再サーチ処理を行うことにより、常に最適加熱条件の下で被加熱物を加熱できる。
【０３７６】
なお、前述したプレ・サーチ処理および再サーチ処理を実行する際に、サーチ処理中に過大な反射電力やスルー電力による、高周波加熱装置、特に半導体素子を含んだ増幅器の故障を防ぐ為に、それぞれの高周波電力ユニット１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄから出力する高周波電力の値を、本加熱の際の高周波電力の値よりも小さい値になるように、それぞれの高周波電力増幅部１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄの増幅利得を制御してもよい。
【０３７７】
以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置３００は、各高周波電力ユニット１４０に１対１に対応する高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄを備える。これにより、実施形態２に係る高周波加熱装置２００と比較して、高周波電力ユニット１４０それぞれにおける反射電力の検出に要する時間をより一層短縮できる。よって、ユーザが高周波加熱装置３００の使用開始ボタンを押して、実際に本加熱処理を行う前に、より短時間に最適な周波数の組み合わせ、および、移相量の組み合わせを決定することができ、ユーザの利便性をより一層向上させる。
【０３７８】
また、実施形態２に係る高周波加熱装置２００と比較して、高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄそれぞれが発生する高周波電力の周波数を互いに独立とできる。よって、高周波加熱装置３００は、加熱室へ放射する複数の高周波電力の周波数における自由度が高くなるので、最大照射効率がより一層向上する。
【０３７９】
以上、本発明に係る高周波加熱装置について、各実施形態に基づき説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施形態に施したものや、異なる実施形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０３８０】
このような高周波加熱装置は、例えば、図２２に示す電子レンジとして適用可能であり、短時間で最適な加熱条件を検出し、被加熱物を加熱できる。よって、ユーザの利便性が向上する。
【０３８１】
なお、上記各実施形態において、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれが、可変移相部１４２ａ〜１４２ｄを備えたが、実施形態２においては、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれが可変移相部を備えなくてもよい。
【０３８２】
具体的には、実施形態２において、第１の高周波電力発生部２２０ａと第１の分配部２３０ａとの間に１つの可変移相部を備え、第２の高周波電力発生部２２０ｂと第２の分配部２３０ｂとの間に他の１つの可変移相部を備えてもよい。
【０３８３】
また、実施形態２および３においては、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄのそれぞれは可変移相部１４２ａ〜１４２ｄを備えず、高周波電力発生部（第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂ、または、第１〜第４の高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄ）により発生される高周波電力の位相が変化されてもよい。つまり、可変移相部は、高周波電力発生部の各々に設けられ制御部（制御部１１０、２１０または３１０）から設定された移相量に従って、高周波電力発生部から発生される高周波電力の位相を変化させるＰＬＬ回路であってもよい。これにより、高周波電力発生部から発される高周波電力よりも低い周波数において位相を変化させることができ、制御および設計が容易になる。
【０３８４】
また、実施形態３において、上記説明では第１〜第４の高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄが第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄとは別に設けられていたが、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄ内に、対応する第１〜第４の高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄが設けられていてもよい。
【０３８５】
また、高周波加熱装置は、照射効率が最良となる周波数および移相量の組み合わせを設定するに限らず、所望の状態に被加熱物を加熱できるような周波数および移相量の組み合わせを決定し、決定した周波数および移相量の組み合わせで被加熱物を加熱してもよい。例えば、被加熱物がお弁当の場合に、ご飯は加熱して、おかずは加熱しないような、周波数および移相量の組み合わせを決定してもよい。
【０３８６】
また、第１〜第４の高周波電力ユニット１４０ａ〜１４０ｄにおいて、高周波電力増幅部１４３ａ〜１４３ｄは可変移相部１４２ａ〜１４２ｄの後段に接続されていたが、高周波電力増幅部１４３ａ〜１４３ｄが可変移相部１４２ａ〜１４２ｄよりも前に接続されていてもよい。
【０３８７】
また、図９において、各高周波電力ユニット１４０の照射ロス１８０ａ〜１８０ｄは、ステップＳ１１０１（具体的にはステップＳ１４０１、ステップＳ１４０４およびステップＳ１４０７）において設定した周波数毎に、実測に用いた移相量組み合わせθ0、0、0、0以外の移相量組み合わせにおける照射ロスを計算により推定した。しかし、ステップＳ１１０１において設定した周波数に加え、さらに、高周波電力発生部（高周波電力発生部１２０、第１の高周波電力発生部２２０ａおよび第２の高周波電力発生部２２０ｂ、または、第１〜第４の高周波電力発生部３２０ａ〜３２０ｄ）に設定可能な周波数（例えば、２４０１．５ＭＨｚ等）における照射ロス１８０ａ〜１８０ｄを、計算により推定してもよい。つまり、例えば設定可能な周波数が２０１ポイントある場合に、実測する周波数が１０１ポイント、推定する周波数が１００ポイントであってもよい。
【０３８８】
また、実施形態２及び３では、反射電力検出の制御手順を高周波電力発生部の周波数の関係に応じて異ならせていたが、周波数の組み合わせに関わらず、図５に示した実施形態１での反射電力検出の制御手順と同様にしてもよい。
【０３８９】
同様に、実施形態２及び３では、スルー電力検出の制御手順を高周波電力発生部の周波数の関係に応じて異ならせていたが、周波数の組み合わせに関わらず、図６に示した実施形態１でのスルー電力検出の制御手順と同様にしてもよい。
【０３９０】
また、本発明は、装置として実現できるだけでなく、この装置の処理手段をステップとする高周波加熱方法として実現することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０３９１】
本発明は、少なくとも１つの高周波電力発生ユニットと複数の高周波電力ユニットを備える高周波加熱装置において、最適加熱条件の決定を短時間に行うことができるため、電子レンジなどの調理家電等として有用である。
【符号の説明】
【０３９２】
１００、２００、３００    高周波加熱装置
１１０、２１０、３１０    制御部
１２０                    高周波電力発生部
１２１                    発振部
１２２                    位相同期ループ
１２３                    増幅部
１３０、１４１、１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ    分配部
１４０                    高周波電力ユニット
１４０ａ                  第１の高周波電力ユニット
１４０ｂ                  第２の高周波電力ユニット
１４０ｃ                  第３の高周波電力ユニット
１４０ｄ                  第４の高周波電力ユニット
１４２、１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄ      可変移相部
１４３、１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄ      高周波電力増幅部
１４４、１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄ      方向性結合部
１４５、１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ      直交検波部
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ      放射部
１５１                    可変減衰器
１５２                    高周波電力増幅器
１５３                    同相検波ミキサー
１５４                    直交検波ミキサー
１５５                    π／２移相器
１５６                    同相出力側低域通過フィルター
１５７                    直交出力側低域通過フィルター
１７０                    Ｓパラメータ
１８０ａ〜１８０ｄ        照射ロス
２２０ａ、３２０ａ        第１の高周波電力発生部
２２０ｂ、３２０ｂ        第２の高周波電力発生部
２３０ａ                  第１の分配部
２３０ｂ                  第２の分配部
３２０ｃ                  第３の高周波電力発生部
３２０ｄ                  第４の高周波電力発生部
【図１】
2011039961.tif 000027
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2011039961.tif 000040
【図１５】
2011039961.tif 000041
【図１６】
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【図１７】
2011039961.tif 000043
【図１８】
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【図１９】
2011039961.tif 000045
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年1月10日(2012.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、
設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部と、
前記高周波電力発生部で発生された高周波電力の位相を変化させる可変移相部と、
前記可変移相部で位相が変化された高周波電力を前記加熱室に放射する放射部、および、前記放射部から放射された高周波電力の一部であって前記加熱室から前記放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部とを各々備えた複数の高周波電力ユニットと、
前記高周波電力発生部に周波数を設定し、かつ、前記可変移相部に移相量を設定する制御部とを備え、
前記逆流電力検出部は、
前記制御部により前記高周波電力発生部に設定された周波数において、一の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の前記高周波電力ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力ユニットの放射部へ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出し、
前記制御部は、
前記高周波電力発生部に複数の周波数を順次設定し、設定した周波数ごとに各々の前記高周波電力ユニットの前記逆流電力検出部に前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを用いて、前記高周波電力発生部に設定可能な周波数ごとに、前記可変移相部における移相量の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを計算により推測し、周波数ごとに検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相と、周波数ごとに推測した前記可変移相部における移相量の任意の組み合わせの中から、各々の前記高周波電力ユニットの前記反射波および前記スルー波の合計が最小となるように、被加熱物を加熱する際の、前記高周波電力発生部に発生させる高周波電力の周波数および前記可変移相部における移相量を決定し、決定した周波数および移相量を前記高周波電力発生部および前記可変移相部に設定する
高周波加熱装置。
【請求項２】
前記逆流電力検出部は、直交検波部を有し、
当該直交検波部は、前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより、前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを算出するための同相検波信号および直交検波信号を検出する
請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記複数の高周波電力ユニットの各々は、
前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を増幅し、かつ当該増幅の利得が可変である高周波電力増幅部をさらに備え、
前記制御部は、さらに、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記高周波加熱装置は、
１つの前記高周波電力発生部と、複数の前記高周波電力ユニットとを有し、
さらに、１つの前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を分配し、分配した高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットに供給する分配部を備える
請求項３に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が前記スルー波の振幅および位相を検出する際に、
前記高周波電力発生部の周波数を前記スルー波測定用の周波数に設定し、かつ、前記スルー波の振幅に比べて、当該一の高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項４に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記反射波の振幅および位相を検出する際に、
当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅に比べて前記スルー波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項４に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
前記高周波加熱装置は、
複数の前記高周波電力発生部を有し、
複数の前記高周波電力発生部は、発生した複数の高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットに供給する
請求項３に記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
複数の前記高周波電力発生部の１つと、前記複数の高周波電力ユニットとは、１対１に対応して設けられている
請求項７に記載の高周波加熱装置。
【請求項９】
前記複数の高周波電力ユニットは、複数の前記高周波電力発生部に対応して設けられ、
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記スルー波の振幅および位相を検出する際に、
当該一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部と、他の一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部とに同一の周波数を設定し、かつ、前記スルー波の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項７または８に記載の高周波加熱装置。
【請求項１０】
前記複数の高周波電力ユニットは、複数の前記高周波電力発生部に対応して設けられ、
前記制御部は、
一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部に設定した周波数と、他の一の前記高周波電力ユニットに対応する高周波電力発生部に設定した周波数とが等しい、かつ、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記逆流電力検出部が、前記反射波の振幅および位相を検出する際に、
当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記反射波の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力ユニットにおける前記スルー波の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する
請求項７または８に記載の高周波加熱装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行する、および、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の再決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、当該プレ・サーチ処理または当該再サーチ処理の実行時に、前記複数の高周波電力ユニットの前記放射部から放射される高周波電力が、加熱処理時に当該放射部から放射される高周波電力よりも小さい値となるように、前記複数の高周波電力ユニットの各々の前記高周波電力増幅部の増幅利得を設定する
請求項３から１０のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行する
請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
【請求項１３】
前記制御部は、さらに、
前記高周波電力発生部の周波数および前記可変移相部の移相量の再決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、
前記再サーチ処理で決定された新たな周波数を前記高周波電力発生部に設定し、新たな移相量を前記可変移相部に設定する
請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記被加熱物に対する加熱処理中に、前記複数の高周波電力ユニットの各々に前記逆流電力を検出させ、
検出させた複数の逆流電力の少なくとも１つが閾値を超えた場合に前記再サーチ処理を実行する
請求項１３に記載の高周波加熱装置。
【請求項１５】
前記可変移相部は、
前記複数の高周波電力ユニットの各々に対応して設けられた移相器である
請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項１６】
前記可変移相部は、
前記少なくとも１つの高周波電力発生部の各々に対応して設けられ、前記制御部から設定された移相量に従って対応する前記高周波電力発生部から発生される高周波電力の位相を変化させるＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路である
請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項１７】
加熱室に収納された被加熱物を複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力によって加熱する高周波加熱方法であって、
前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数を設定する設定ステップと、
設定された周波数に基づいて、一の前記高周波電力ユニットから放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力ユニットへ入力される反射による逆流電力である反射波の振幅および位相と、他の前記高周波電力ユニットから放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力ユニットへ入力される逆流電力であるスルー波の振幅および位相とを検出する第１検出ステップと、
前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数を変更して設定する変更ステップと、
前記変更ステップで設定された周波数に基づいて、前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを検出する第２検出ステップと、
前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とに基づいて、前記被加熱物を加熱する際の、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数および位相を決定する決定ステップと、
決定された周波数および位相の高周波電力を前記複数の高周波電力ユニットから放射することにより、前記被加熱物を加熱する加熱ステップとを含む
高周波加熱方法。
【請求項１８】
前記決定ステップは、
前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを用いて、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の設定可能な周波数ごとに、前記複数の高周波電力ユニットから放射された高周波電力の位相の任意の組み合わせにおける前記反射波の振幅および位相と、前記スルー波の振幅および位相とを、前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相とを用いて計算することで推測する推測ステップと、
前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射波の振幅および位相と前記スルー波の振幅および位相と、前記推測ステップで推測された前記反射波の振幅および位相と前記反射波の振幅および位相とから、前記被加熱物を加熱する際の、前記複数の高周波電力ユニットから放射される高周波電力の周波数および位相の組み合わせを決定する組み合わせステップとを含む
請求項１７に記載の高周波加熱方法。
【国際調査報告】
2011039961.tif 000049
2011039961.tif 000050
2011039961.tif 000051
2011039961.tif 000052